JP2007060647A - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents

Imaging apparatus and imaging method

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus and its method which can assure image quality after processing, without changing loading of an operation process, and moreover, which can also acquire certain image of blurs. <P>SOLUTION: The imaging apparatus has an imaging lens device 200 which images an object variance image, which has passed an optical system and a phase plate (light wave surface modulation element), an image processing apparatus 500 which forms an image signal which does not have variance from a distributed image signal from an imaging element 200, a photographic information formation portion 300 which forms a focal length, a result of multipoint ranging, information, corresponding to a distance to an object, zoom information, or photographing mode information and supplies to an image processing apparatus 500, and a selecting switching portion 400 which inserts or evacuates alternatively the desired phase plate of a plurality of the phase plates on an optical path. The image processing apparatus 500 forms the image signal, which does not have dispersion from the image signal, based on information formed by the photographic information formation portion 300. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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。 The present invention uses an imaging device, an optical system is a digital still camera and a mobile phone equipped cameras with optical wavefront modulation element of the phase plate or the like, an imaging apparatus and method, such as a portable information terminal equipped with a camera as.

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。 Its corresponding significant even in the video field I cooperation with the digitization of information in recent years has seen sharply development.
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。 In particular, the imaging surface as symbolized by the digital camera CCD which is a solid-state imaging device changes the conventional film (Charge Coupled Device), a majority of the CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor is used.

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。 Thus, imaging lens device using a CCD or CMOS sensor in an imaging device, takes in an image of a subject optically by an optical system, which is extracted as an electrical signal by the imaging device, other digital still camera, video camera, a digital video unit, a personal computer, a mobile phone,: have been used (PDA personal DigitalAssistant) or the like.

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。 Figure 24 is the configuration and state of light beams general imaging lens device diagram schematically showing.
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。 The imaging lens device 1 includes an image sensor 3 such as an optical system 2 and a CCD or CMOS sensor.
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。 The optical system includes object side lenses 21 and 22 are arranged in this order toward the imaging element 3 side throttle 23, and an imaging lens 24 from the object side (OBJS).

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。 In the imaging lens device 1, as shown in FIG. 24, it is made to match with the imaging element on the surface of best focus plane.
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。 Figure 25 (A) ~ (C) show spot images on a light receiving surface of the imaging element 3 of the imaging lens device 1.

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)。 Further, the light beam regularly distributed by the phase plate (Wavefront Coding optical element), (e.g., non-patent literature, the imaging apparatus has been proposed, such as to enable deep imaging depth of field is restored by digital processing 1,2, see Patent documents 1 to 5).
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。 Further, the depth of field expansion system to vary the phase modulation amount of the liquid crystal spatial phase modulator in accordance with the enlargement of the object scene is proposed.
USP6,021,005 USP6,021,005 USP6,642,504 USP6,642,504 USP6,525,302 USP6,525,302 USP6,069,738 USP6,069,738 特開2003−235794号公報 JP 2003-235794 JP

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。 In the proposed image pickup apparatus in each literature described above, all of it is located on the assumption that the usual case of inserting the phase plate described above in the optical system PSF (Point-Spread-Function) is in constant , if the PSF changes, by convolution using the subsequent kernels, it is extremely difficult to realize an image having a deep depth of field.
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。 Therefore, even in lenses with a single focal point, in the conventional optical system where the spot image is changed depending on the object distance, it can not be realized certain (unchanged) PSF, to resolve it, an optical lens We have had a big problem with the height and the accompanying increase in costs of the design of precision to adopt cause.

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。 The optical having a plurality of optical systems based, for example, in an optical system equipped with an optical zooming mechanism such as a digital camera, a technique such as enlarging the depth of field by the above-mentioned phase plate and the subsequent signal processing when applied, the cost thereof PSF in the optical design are the same size in each of the optical system, but must be designed to a shape, its difficulty of design increases because, also due to its height and lens precision up is to be facing a big problem to be adopted cause.
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。 Also, undesirable in view of the focusing range from the image quality after such load and process it becomes possible to some extent by changing the convolution processing to the convolution processing to be variable in one phase modulation element.

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。 Furthermore, in the proposed image pickup apparatus in each literature described above, not only obtained one depth of field in one phase plate (optical wavefront modulation element) one recovery process. 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。 No This problem wish the focused image capturing entire range, but it is impossible to obtain a blur by performing control of depth of field as a general optical system.

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。 In a general camera, when performing macro photographing is performed focusing by autofocus (hereinafter AF) on switching the lens in the macro region. 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。 Or what is a fixed focus to expand the depth of field by squeezing the F value is also known.

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。 However, the problem of macro shooting is having essentially the distance longitudinal displacement of the camera due to slight irregularities or handheld shooting, the subject is generated by very close, or focus fit hardly to the part of the aim , is that the entire screen by depth is very shallow difficult to focus.
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。 This can be able to focus perform optimum focusing respect aim of the subject by combining the fixing means of the AF and tripod macro photography, it can not be such to focus on the entire screen. また三脚等の固定手段が煩わしいといった問題がある。 In addition there is a problem that is troublesome fixing means such as a tripod.

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。 To solve this problem, although a method of extending the depth of field is widely utilized by narrowing the F value of the lens, darkened by squeezing the F value, the slow shutter speed in order to maintain the exposure it also occurs problems such as camera shake.

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。 On the other hand, with respect to the theory of traditional optical systems, actively blurred image by inserting an optical phase plate, in the method for restoring the image processing by blurring restoration digital filter, the depth of field without reducing the F value there is merit to be spread, but a problem in normal landscapes and portraits without perspective, also in shooting to pursue hobbies and artistry by image processing unique noise occurs slightly is difficult to apply was there.

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。 A first object of the present invention can simplify the optical system, it is possible to reduce the cost, without concern for object distance or defocus range, it is possible to perform the lens design, and high-precision operation possible image restoration by it, the arithmetic processing can be ensured also image quality after processing without changing the load, also is to provide an imaging apparatus and method can also be obtained an image having a blur.
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。 A second object of the present invention, while allowing the artistic photography is to provide an imaging apparatus and method capable of performing macro photography as a recording without easily fail.

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。 To achieve the above object, an imaging apparatus of the first aspect of the present invention includes an optical system and at least one optical wavefront modulation element, the object distributed image passed through the optical system or the optical system and the optical wavefront modulation element comprising an image sensor for imaging, and an image processing unit including conversion means for generating an image signal without dispersion than subject the dispersed image signal from the imaging device, the optical wavefront modulation element, inserted in the optical path, retractable it is.

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。 Preferably, the device has a plurality of optical wavefront modulation element, each of the plurality of optical wavefront modulation element, selectively inserted into the optical path, a selective switching means to retract.

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。 Preferably, the selection switching means, inserted into the optical path of a desired optical wavefront modulation element in accordance with the focal length, selectively switches the retreat.

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。 Preferably, the selection switching means, inserted into the optical path of a desired optical wavefront modulation element according to the result of the multi-point range finding, selectively switches the retreat.

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。 Preferably, the optical system includes a zoom function, the selection switching means, inserted into the optical path of a desired optical wavefront modulation element in accordance with the zoom information, selectively switch the retreat.

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。 Preferably, the selection switching means, inserted into the optical path of a desired optical wavefront modulation element in accordance with the information corresponding to the distance to the object, selectively switches the retreat.

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。 Preferably, the selection switching means, inserted into the optical path of a desired optical wavefront modulation element in accordance with the imaging mode, selectively switches the retreat.

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。 Preferably, the image pickup apparatus, the optical wavefront modulation element inserted into the light path at macro mode macrostate saves the optical wavefront modulation element from the optical path at the time of non-macro mode and non macrostate.

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。 Preferably, the imaging device, the macro area to allow close-up has a lens barrel capable of moving the optical system, when the distance measurement result is determined to be a short distance, TAKING of the optical system moving the lens to the configuration of the macro lens fixed focus.

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。 Preferably, the imaging device, close-up shooting capable and the to the macro region optics have a movable lens barrel which, when the macro mode is selected, the fixed focus-taking lens of the optical system moving to the configuration of the macro lens.

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。 Preferably, the imaging apparatus has a mechanism for moving the lens to mechanically macro location.

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。 Preferably, the means for the optical wavefront modulation element is inserted into the optical path of the optical system, to retract the macro state is canceled the optical wavefront modulation element from the optical path of the optical system when in a macrostate a, the image processing unit, when the optical wavefront modulation element in the macro state is inserted, by the conversion means, generates an image signal without dispersion than subject the dispersed image signal, is released from the macro state, If the optical wavefront modulation element is retracted does not perform the processing of said conversion means.

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。 Preferably has a control means for canceling the macro state when the user turns off the power.

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。 Preferably, the imaging device, the macro mode has a selection means for selecting whether or not to insert the optical wavefront modulation element to the optical path.

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。 Preferably, a mode of inserting the optical wavefront modulation element in the macro shooting, a function of selecting a mode for retracting the optical wavefront modulation element, the focusing lens is a macro shooting optical wavefront modulation element has been inserted a predetermined place without fixed distance measurement operation, performs the focusing lens distance measurement operation in the optical wavefront modulation element is retracted macro shooting, with a control means for performing auto-focus (AF) operation to drive the focusing lens.

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。 The second aspect imaging method of the present invention includes a first step of generating information about the shooting, a predetermined optical wavefront modulation element on the basis of the information generated by the information generating step, to insert or retract on the optical path a second step, the imaging optical system, the imaging device an object distributed image passed through the placement locations of the optical wavefront modulation element in the state in which the second optical wavefront modulation element in step is selectively set and a third step of, and a fourth step of converting the dispersed image signal to generate an image signal without dispersion on the basis of the information generated by the second step.

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。 According to the present invention, without having to worry about the object distance and defocus range, the lens design can be performed, and there is an advantage that the image can be restored by operations such as accurate convolution.
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。 Further, according to the present invention, while allowing the artistic photography, it is possible to perform macro photographing as recorded without easily fail.
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。 Further, according to the present invention, can simplify the optical system, the cost can be reduced.
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。 In addition, it ensured also image quality after processing without changing the load of the calculation processing.
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。 Can also be obtained an image with such blurring of traditional while using the depth extension optical system with the purpose of obtaining an image in focus the optical system by the optical wavefront modulation element and the image processing.

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。 Hereinafter, it will be explained with reference to embodiments of the present invention in the accompanying drawings.

<第1実施形態> <First Embodiment>
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。 Figure 1 is a block diagram illustrating an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention.

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。 Imaging apparatus 100 according to the first embodiment includes an optical system having a zoom function (hereinafter, referred to as a zoom optical system) and the imaging lens device 200 having a photographing information generation unit 300 for generating information related to a shooting optical wavefront a selection switching unit 400 of the modulation device, an image processing apparatus (signal processing unit) 500, the as principal components.

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。 The imaging lens 200 includes a zoom optical system 210 for taking an image of the imaging target object (subject) OBJ optically, taken in the zoom optical system 210 image is imaged, the imaging primary image information of electric signals 1 and a image sensor 220 comprising a CCD or CMOS sensor for outputting a next image signal FIM to the image processing apparatus 300. 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。 1 is described as a CCD image pickup device 220 as an example.

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。 Figure 2 is a diagram schematically showing a configuration example of an optical system of the zoom optical system 210 according to the present embodiment.

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。 Zoom Figure 2 the optical system 210 includes an object side lens 211 arranged on the object side OBJS, an imaging lens 212 for forming an image in the imaging device 220, disposed between the object side lens 211 and the imaging lens 212 deforms the wavefront of the imaging on the light receiving surface of the image pickup device 220 by the imaging lens 212, for example, a plurality of phase plates (Cubic phase plate) optical wavefront modulation element (wavefront forming optical element made of having a three-dimensional curved surface : has the Wavefront Coding Optical Element) group 213. 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。 Further, between the object side lens 211 and the imaging lens 212 aperture (not shown) is disposed.
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。 In the present embodiment, the optical element has been described using a phase plate as the optical wavefront modulation element of the present invention, may be any as long as it deforms the wavefront and a thickness change (e.g., third order phase plate described above), an optical element having a refractive index changes (e.g. refractive index distribution type wavefront modulation lens), optical elements thickness by coding the lens surface, the refractive index changes (e.g., the wavefront modulation hybrid lens), modulatable liquid crystal element a phase distribution of the light (e.g., other optical wavefront modulation element of the liquid crystal spatial phase modulator) or the like.

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。 The zoom optical system 210 of FIG. 2 is an example of inserting an optical phase plate 213a into 3 × zoom system used in a digital camera.
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。 The phase plate 213a shown in the figure is an optical lens regularly dispersing the light beams converged by the optical system. 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。 By inserting this phase plate, to realize the image not focused anywhere in on the image sensor 220.
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。 In other words, to form flare the (blurred portion) and light rays having a deep depth (playing a central role in the image formation) by the phase plate 213a.
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。 The digital processing this regularly spectral image refers to a means for restoring the matching image in focus as the wavefront aberration control optical systems, do this in the image processing apparatus 300.

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。 Figure 3 is a diagram showing the infinity side of the spot image of the zoom optical system 210 that does not include a phase plate. 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。 Figure 4 is a diagram illustrating the near side of the spot image of the zoom optical system 210 that does not include a phase plate. 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。 Figure 5 is a diagram showing the infinity side of the spot image of the zoom optical system 210 including a phase plate. 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。 Figure 6 is a diagram showing the near side of the spot image of the zoom optical system 210 including a phase plate.

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。 Basically, as a spot image of the light passing through the optical lens system that does not include a phase plate is shown in Figures 3 and 4, when the object distance is in the infinity side when in the near side, the different showing a spot image.
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。 Thus, in the optical system having a different spot image at object distance, different H functions described later.
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。 Of course, as shown in FIGS. 5 and 6, the spot image through the phase plate being affected by this spot image also has the object distance becomes a different spot image in close side and infinity side.

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。 Such, in the optical system having a different spot image at the object position, can not be the conventional apparatus performs suitable convolution operation, astigmatism that causes displacement of the spot image, coma, such as spherical aberration optical design eliminating aberrations is required. 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。 However, optical design eliminating these aberrations increases the difficulty of the optical design, increased number of design processes, causing the cost increase, the size of the lens problems.
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。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, when the imaging apparatus (camera) 100 enters the photographing state, the information about the shooting generated in the photographing information generation unit 300, to the image processing apparatus 500 .

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。 The information on imaging the imaging information generating unit 300 generates, focal length of the lens, the result of the multi-point range finding, illustrated zoom information of the zoom optical system 210, approximate distance information of the object distance of the object, or the photographing mode information be able to.
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。 Information on imaging generated in photographing information generation unit 300 is used for switching the filter of the convolution calculation process of the image processing apparatus 500.

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。 Selection switching unit 400 is, for example, a plurality of which is integrally formed with an imaging device having a phase plate, each of the plurality of phase plates according to the information about the above-mentioned shot generated by the imaging information generating unit 300 , it is selectively inserted or retracted on the optical path of the optical system 210.

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。 Here, although an example a case where selectively to insert or retract on the optical path of the optical system 210 in accordance with a plurality of an imaging device having a phase plate in state relating to shooting, the present invention is information on imaging, for example it is also applicable to a case of selectively inserted or retracted through the phase plate in the optical path of the optical system 210 according to the photographing mode. 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。 Examples include, later described in detail as an embodiment including macro shooting lens driving the macro mode.

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。 7 and 8 are diagrams showing a configuration example of a selection switching unit 400 of the present embodiment.

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。 Selection switching unit 400A of FIG. 7, the phase plate 213a-1~213a-4 of a plurality of different modulation characteristics (3 or 4 in this example), the rotatable parts 401 having a center of rotation locus of concentric along arranged, and is meshed with a gear 402 attached to the rotation shaft of the edge and the motor 402 of the components 401, in response to information generated by the photographing information generation unit 300, a desired phase plates 213a-1 (~ - 4) insert (is positioned in the optical path including the optical axis center AX a) or retract. 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。 This implements wavefront modulation in accordance with photographing information.

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。 Selection switching unit 400B in FIG. 8, the phase plate 213a-1,213a-2 of different (1 or 2 in this example) of the modulation characteristic, in parallel in a direction orthogonal to the optical axis center in a plate-shaped part 404 arrangement, and arranged along the trajectory of concentric, by one edge and the gear 406 meshes attached to the rotation shaft of the motor 405 of the components 404, in response to information generated by the photographing information generation unit 300, a desired phase plate 213a-1 (, - 2) the insertion in the optical path including the optical axis center AX (position) is allowed or is retracted. 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。 This implements wavefront modulation in accordance with photographing information.

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。 In the example of FIGS. 7 and 8, but are arranged the phase plate in all positions of the phase plate parts 401 and 404, for example, provided the portion not arranged the phase plate, optical wavefront modulation in accordance with information it is also possible to configure so as to be incident on the imaging element 220 is not subjected to.
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。 By adopting such a configuration, for example an information capturing information about shooting mode, for example, when the macro (close) mode, inserting the phase plate in the optical path (position) is, the mode that was slightly blurred image case, aspects allows such to insert such moieties are arranged the phase plate in the optical path (position).
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。 That is, it is possible to obtain also images with such blurring of traditional while using the depth extension optical system with the purpose of obtaining an image in focus the optical system by the optical wavefront modulation element and the image processing.

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。 Also, simply by one of the optical wavefront modulation element of the phase plate or the like is inserted or retracted into the optical path, it is also possible to configure such an optical path is not subjected to placing the optical wavefront modulation element or the optical wavefront modulation process.
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。 Further, by fixing the one of the phase plate in question optical wavefront modulation element on the optical path, it is also possible to configure the optical wavefront modulation element, such as a different phase plate so as to be inserted or retracted into the optical path.

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。 Although a plurality of phase plates that are considered highly effective for simplicity and space control illustrated only those one piece of each plurality of optical wavefront modulation element without constituting the piece (phase plate, etc. ) it is also possible to employ a method for loading and unloading the.

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。 If information on imaging the imaging information generating unit 300 generates the focal length information, for example configured as follows.

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。 9 is information on imaging the imaging information generating unit 300 generates is a block diagram of a processing system in the case of focal length information. 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。 Figure 10 is a simplified flow chart of switching to the restoration process as optical wavefront modulation element in accordance with the focal length.
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。 In this case, the imaging information generating unit 300, information of the lens to the focal length of each information and a plurality of optical wavefront modulation element (a phase plate in the present embodiment), and further stores the information of the restoration process in the storage device .
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。 Information withdrawal from the storage device the focus movement is acquired store the focus information when conducted, for switching to the appropriate state by the selection switching unit 400.
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)。 Then, photographed performs image processing by a filter such as switching of the convolution operation unit of the image processing management apparatus 500 to the selected signal of the image pickup device 220 according to restore to a focused image (ST1 to ST4).

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。 Figure 11 is a block diagram of a processing system in the case of the depth of field information on imaging the imaging information generating unit 300 generates is the result of a multi-point range finding. 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。 Figure 12 is a simplified flow chart of switching to the restoration process as optical wavefront modulation element according to the focal length depending on the depth of field.
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。 One depth of field in the optical wavefront modulation element and one restoration process becomes a certain range. 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。 Further, it is possible to adjust the depth of field by changing the coefficients of the restoration process, also change the influence of noise contained in the time of photographing at the same time, it is difficult to restore a proper image.
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。 Therefore, this problem by performing the restoration processing and switching of the optical wavefront modulation element in accordance with the depth of field is desired can be solved.

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。 In this case, the imaging information generating unit 300, information of the information and a plurality of phase modulating elements of the lens, and further stores the information of the restoration process in the storage device.
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。 By distance measurement results performed at the time of shooting, for example, the acquired required depth of field information entered by the user two points near point side (first point) and the far point side (second point) calculated and stored in memory.
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。 Comparing the depth of field obtained by the result with optical wavefront modulation element stored from restoration process, for switching the combination of an appropriate optical wavefront modulation element and restore process.
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)。 Then, photographed performs image processing by a filter such as switching of the convolution operation unit of the image processing management apparatus 500 to the selected signal of the image pickup device 220 according to restore to a focused image (ST11~ST17).

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。 Thus, the present invention can be adapted to multi-point camera or the like provided with a distance measuring. 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。 For the method of distance measurement, it is conceivable various methods depending on the equipment, the details and decide a plurality of extraction and the calculated depth of field distance information from the distance measuring area provided in view omitted to.
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。 Further, here, we calculate the short distance side of the first distance measurement information and the long distance side of the second distance measurement information from the depth of field, selecting restoration processing optimum phase modulation element on the basis of the result It shows an example of.
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。 Also, this means is also available in multifocal either a single focus may be by multi-point distance measurement in calculating the depth of field.

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。 In the above, as the information on imaging the imaging information generating unit 300 generates, focal length of the lens has been illustrated the results of the multi-point range finding, zoom information of the zoom optical system 210, approximate distance information of the object distance of the object, or it can be controlled in the same manner as described above with reference to shooting mode information.
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。 For approximate distance information of an object distance of an object, the body approximate distance information detection device 400 is provided for example, from the AF sensor.

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。 Also, if the photographing information generation unit 300 generates a shooting mode information, when the image pickup apparatus (camera) 100 enters the photographing state, is selected by the operation switch when the input imaging mode (in this embodiment, for example, usually shooting mode, a distant view image capturing mode, the read macro mode, the approximate distance of the object distance of the object in accordance with a certain mode) blur the object approximate distance information detection device, to the image processing apparatus 500.

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。 The image processing apparatus 500 is supplied from the imaging information generating unit 300, the focal length of the lens, the result of the multi-point range finding, zoom information of the zoom optical system 210, approximate distance information of the object distance of the object, or the photographing mode information based on, it is in the phase plate retracted state as a functional and optical wavefront modulation element to generate an image signal without dispersion than the dispersed image signal from the imaging device 220, a predetermined image on the image signal which is not subjected to optical wavefront modulation action It has a processing function.

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。 In the present embodiment, the dispersion and, as described above, by inserting a phase plate 213a, the on the image pickup device 220 to form an image not focused anywhere, depth deep light beam by the phase plate 213a ( the phenomenon which forms a central role in the image formation) and flare (the blurred portion), the image is included the same meaning as aberration from the behavior of forming a blurred portion dispersed. 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。 Accordingly, in the present embodiment, it may be described as an aberration.

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。 Figure 13 generates the image signal without from the dispersed image signal of the dispersion from the image pickup device 220 is a block diagram showing the arrangement of an image processing apparatus 500.

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。 The image processing apparatus 500 includes, as shown in FIG. 13, has a convolution device 501, kernel numerical operational coefficient storage register 502 and the image processing processor 503,.

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。 In the image processing apparatus 500, the image processing processor 503 obtains information about the supplied photographed from the photographing information generation unit 300, used in suitable operation for the object away position, the kernel size and its operational coefficients kernel, and stores the numerical operational coefficient storage register 502, using the value, and a suitable operation at the convolution device 501 for operation by switching the filter in accordance with the information on imaging supplied from the imaging information generating unit 300 carried out, to restore the image.

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。 Here, a description will be given of the basic principle of the wavefront aberration control optical systems.
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。 As shown in FIG. 14, by the image f of an object enters the wavefront aberration control optical system system optical system H, g image is generated.
これは、次のような式で表すことができる。 This can be expressed by the following equation.

(数1) (Number 1)
g=H*f g = H * f
ここで、*はコンボリューションを表す。 Here, * represents a convolution.

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。 Generated, in order to determine the subject from an image, the next processing is required.

(数2) (Number 2)
f=H -1 *g f = H -1 * g

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。 The following describes the kernel size and operational coefficient concerning the function H.
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。 AFPn individual object approximate distance, AFPn-1, and ..., and each zoom position (the zoom position) Zpn, and Zpn-1 ....
そのH関数をHn、Hn−1、・・・・とする。 To the H function are Hn, Hn-1,.
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。 Since each spot are different, the H functions become as follows.

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。 Rows and / or columns kernel Ile size difference of the matrix, and each of the numbers operational coefficient.

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。 As described above, an imaging device having a phase plate (Wavefront Coding optical element) when the imaging apparatus having the proper aberration-free image signal by the image processing concerning that range if it is within the predetermined focal length range It can generate, if out of the predetermined focal length range, there is a limit to the correction of the image processing, resulting in an image signal with aberration only an object out of the above range.
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。 On the other hand, by applying image processing not causing aberration within a predetermined narrow range, it also becomes possible to give blurriness to an image out of the predetermined narrow range.
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。 In the present embodiment, which is supplied from the imaging information generating unit 300, the focal length of the lens, the result of the multi-point range finding, zoom information of the zoom optical system 210, approximate distance information of the object distance of the object, or the photographing mode information Correspondingly it is configured to performs the processing of different image correction.

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。 The image processing of the is carried out by convolution operation, to achieve this, for example, leave one stores operation coefficients for the convolution operation by a common stores in advance a correction coefficient in accordance with the focal length, by using this correction coefficient correcting the operational coefficient, the correction operational coefficient it is possible to configure the performing a suitable convolution operation.
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。 Other than this configuration, it is possible to employ the following configurations.

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。 For example in accordance with the focal length, is stored in advance the operational coefficient itself of the kernel size and convolution, configured to perform convolution operation by these stored kernel size and operational coefficient, advance the operational coefficient in accordance with the focal length as a function stored advance, obtains the operation coefficient from the function by the focal length, configuration and the like in the calculated operation coefficient performs convolution operation, it is possible to adopt.

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。 The focal length of the lens described above, other processing corresponding to the result of the multi-point distance measurement can take associating the following configuration to the configuration of FIG. 13.

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。 Storing in advance at least two conversion coefficients corresponding to the aberration due to at least the phase plate 213a in accordance with the object distance in the register 502 as a transform coefficient storing means. 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。 Image processing operation unit 503, based on the information generated by the object approximate distance information detection device as the object distance information generating means of the imaging information generating unit 300 selects a transform coefficient corresponding to the distance from the register 502 to the subject coefficients functions as a selection means.
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。 Then, the convolution device 501 serving as a conversion unit, the supply information of the transform coefficients and the photographing information generation unit 300 which is selected by the image processing operation unit 503 as a coefficient selecting means, for converting image signals.

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。 Or, stored as described above, the image processing operation unit 503 as a transform coefficient calculating means calculates the conversion factor based on the information generated by the object approximate distance information detection device as the object distance information generating means, the register 502 to.
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。 Then, the convolution device 501 serving as a conversion unit, the supply information of the transform coefficients and the photographing information generation unit 300 is stored in the obtained register 502 in the image processing operation unit 503 as a transform coefficient operation means, a conversion of the image signal do.

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。 Or inputs the zoom information supplied from the imaging information generating unit 300 stores in advance at least one correction value in accordance with the zoom position or zoom amount of the zoom optical system 210 to the register 502 as the correction value storing means. 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。 This correction value includes the kernel size of the object aberration image.
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。 The register 502 functioning also as the second conversion coefficient storing means stores in advance the conversion coefficient corresponding to the aberration due to the desired phase plate 213a.
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。 Then, for example, distance information and focal length information, based on results of photographing information in a multi-point distance measuring image processing operation unit 503 as a correction value selecting means, from the register 502 as the correction value storing means to a distance to the object to select a corresponding correction value.
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。 Convolution device 501 serving as a conversion means, selection and supply information of the transform coefficients and the photographing information generation unit 300 obtained from the register 502 as the second conversion coefficient storing means, the image processing operation unit 503 as a correction value selecting means to convert the image signal based on the correction value.

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。 Further, when the object information is the photography mode information, for example, the image processing device 500, the macro conversion corresponding with the normal conversion processing in the normal mode, the macro mode to reduce the aberration near side compared to the normal conversion process and processing, selectively executed according the distant view conversion processing corresponding to the distant view image capturing mode to reduce the aberration distally, the shooting mode than in the normal conversion process.

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。 In the present embodiment employs a wavefront aberration control optical systems, it is possible to obtain a high definition image quality, moreover, can simplify the optical system, it is possible to reduce the cost.
以下、この特徴について説明する。 The following describes this feature.

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。 Figure 15 (A) ~ (C) show spot images on a light receiving surface of the imaging element 220 of the imaging lens device 200.
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。 Figure 15 (A) if the focus is shifted 0.2mm (Defocus = 0.2mm), the case of FIG. 15 (B) is a focal point (Best focus), FIG. 15 (C) is the focal -0.2mm deviation shows a spot image in a case (Defocus = -0.2 mm) it was.
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。 Figure 15 (A) ~ As can be seen from (C), in the imaging lens device 200 according to this embodiment, the main deep light beam (image forming of depth by the wavefront forming optical element group 213 including the phase plate 213a forming a role) and flare (blurred portion) are formed.

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。 Thus, the first order image FIM formed in the imaging lens device 200 of this embodiment, the depth is very deep light flux conditions.

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。 Figure 16 (A), (B), the modulation transfer function of the first order image formed by the imaging lens device according to the present embodiment: a diagram for describing (MTF Modulation Transfer Function), 16 ( a) is a diagram showing a spot image on the light receiving surface of the imaging element of the imaging lens device, FIG. 16 (B) indicates an MTF characteristic with respect to spatial frequency.
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。 In the present embodiment, the high definition final image is in the subsequent stage, for example, for left to the correction processing of the image processing apparatus 500 comprises a digital signal processor (Digital Signal Processor), FIG. 16 (A), the as shown in (B) , MTF of the first order image essentially becomes a low value.

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。 The image processing apparatus 500 is constituted of, for example, a DSP, as explained above, receives the first order image FIM from the imaging lens device 200, high applies predetermined correction processing etc. to lift called the MTF at the spatial frequency of the primary image to form a definition final image FNLIM.

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。 MTF correction processing of the image processing apparatus 500, for example, as shown by curve A in FIG. 17, the MTF of the first order image which essentially becomes a low value, edge emphasis spatial frequency as a parameter, after the chroma enhancement, etc. in the processing carried out (reaches) the characteristic indicated by the curve B in FIG. 17.
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。 Characteristic indicated by the curve in FIG. 17 B, for example as in the present embodiment, a characteristic obtained when not deform the wavefront without wavefront forming optical element.
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。 Note that all corrections in the present embodiment are according to the parameter of the spatial frequency.

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。 In the present embodiment, as shown in FIG. 17, with respect to the MTF characteristic curve A for the optically obtained spatial frequency, in order to achieve the MTF characteristic curve B desired to be finally realized, each of the spatial frequencies contrast, the strength of the edge enhancement etc., apply a correction to the original image (first image).
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。 For example, in the case of the MTF characteristic of FIG. 17, the curve of the edge enhancement with respect to the spatial frequency becomes as shown in FIG. 18.

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。 That is, weakening the edge enhancement on the low frequency side and high frequency side within a predetermined bandwidth of the spatial frequency, by performing the correction by strengthening the edge enhancement in an intermediate frequency domain, virtually achieve the desired MTF characteristic curve B to.

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。 Thus, the imaging apparatus 100 according to the embodiment includes an imaging lens device 200 including an optical system 210 for forming a primary image, and an image processing apparatus 500 for forming the first order image to a high definition final image , in an optical path of the optical systems, or selective placement of the optical elements for wavefront shaping, or glass, by selectively provided as molded for a surface wave shaping optical element, such as plastic, modifying the wavefront of the imaging, is focused such wavefront imaging surface of the imaging device 220 made of a CCD or CMOS sensor (light receiving surface), the imaging primary image, high-resolution image through the image processing apparatus 500 it is possible to form an imaging system obtained.
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。 In this embodiment, the first order image from the imaging lens device 200 depth with very deep light flux conditions. 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。 Therefore, MTF of the first order image essentially becomes a low value, and the MTF thereof is corrected by the image processing apparatus 500.

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。 Here, the process of image formation in the imaging lens device 200 of the present embodiment will be considered in terms of wave optics.
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。 A spherical wave scattered from one point of an object point after passing through the imaging optical system, a converging wave. 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。 Then, the imaging optical system is aberration occurs if an ideal optical system. 波面は球面でなく複雑な形状となる。 Wavefront becomes not spherical, but a complex shape. 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。 The mediate between the geometrical optics and wave optics is a wavefront optics, which is useful when dealing with the phenomenon of the wavefront.
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。 When handling a wave optical MTF on an imaging plane, the wavefront information at the exit pupil position of the imaging optical system becomes important.
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。 Calculation of the MTF is obtained by Fourier transform of the wave optical intensity distribution at the imaging point. 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。 The wave optical intensity distribution is obtained by squaring the wave optical amplitude distribution, the wave optical amplitude distribution is found from a Fourier transform of a pupil function at the exit pupil.
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。 Further, the pupil function is the wavefront information (wavefront aberration) at the exit pupil position, therefore if the wavefront aberration through the optical system 210 can be calculated MTF if strictly numerical calculation.

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。 Therefore, be added to the wavefront information at the exit pupil position by a predetermined technique, the MTF value on the imaging plane can be freely changed.
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。 Also in this embodiment, is a most likely perform change of the shape of the wavefront at the wavefront forming optical element, and form the desired wavefront exactly by providing a decrease in phase (length of light path along the ray) .
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。 Then, when forming the target wavefront, the light rays emitted from the exit pupil, as seen from the geometric optical spot images shown in FIG. 15 (A) ~ (C), from dense parts and sparse parts of the light beam It is formed.
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。 MTF of the light beam state represents a low value at low spatial frequencies, is far higher spatial frequencies show the features that are somehow resolution is maintained.
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。 That is, this low MTF value (or, geometric optically, the state of the spot image) if, will not be caused the phenomenon of aliasing.
つまり、ローパスフィルタが必要ないのである。 In other words, a low pass filter is not necessary.
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。 Then, it is the image processing device 500 consisting of a subsequent stage, such as a DSP may be removed flare images of causes that lower the MTF value. それによってMTF値は著しく向上する。 It the MTF value is remarkably improved.

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。 Now consider the response of the present embodiment and MTF of a conventional optical system.

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。 Figure 19 is a diagram showing the response (response) of the MTF when the object in the case of the conventional optical system is deviated from the focal position when in the focal position.
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。 Figure 20 is a diagram showing the response of the MTF when deviated from the focal position when the object in the case of the optical system of the present embodiment having an optical wavefront modulation element is in the focus position.
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。 Further, FIG. 21 is a diagram showing the response of the MTF after the data restoration of the imaging device according to the present embodiment.

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。 As can be seen from the figure, when the optical system having the optical wavefront modulation element, the object is less than the optical size change in response of the MTF is not inserted the optical wavefront modulation element, even when out of focus position.
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。 The image formed by this optical system, by treatment with convolution filter, the response of the MTF is improved.

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 As described above, according to the first embodiment, the imaging lens device 200 for imaging a subject dispersed image having passed through an object image passed through the optical system or an optical system and phase plate and a (optical wavefront modulation element) , an image processing apparatus 500 for generating an image signal without dispersion than the dispersed image signal from the imaging element 200, the focal length, the result of the multi-point range finding, information corresponding to a distance to the object, zoom information, or image capturing mode information, a photographing information generation unit 300 supplies the generated the image processing apparatus 500, and selectively selecting switching unit 400 to be inserted or retracted into the optical path in accordance the desired phase plate imaging information of a plurality of phase plates provided, the image processing apparatus 500, since generating an image signal without dispersion than the dispersed image signal based on the information generated by the imaging information generating unit 300 changes the load of the calculation processing ことなくまた処理後の画像品質を確保できる。 Can be secured also image quality after processing without.
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。 Can also be obtained an image with such blurring of traditional while using the depth extension optical system with the purpose of obtaining an image in focus the optical system by the optical wavefront modulation element and the image processing.
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。 Further, without having to worry about the object distance and defocus range, the lens design can be performed, and there is an advantage that the image can be restored by operations such as accurate convolution.
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。 Further, according to the present invention, can simplify the optical system, the cost can be reduced.
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。 The imaging apparatus 100 according to this embodiment, it is possible to use small-sized consumer apparatus, such as a digital camera or a camcorder, a lightweight, a wavefront aberration control optical systems of a zoom lens designed considering the cost.
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。 Furthermore, fingerprint authentication, vein authentication, or may iris authentication, etc., or different authentication condition by individual differences or the like, can also be used in the biometric authentication device to perform more than one authentication.

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。 In the present embodiment, the imaging lens device 200 having a wavefront forming optical element for deforming the wavefront of the imaging on the light receiving surface of the image pickup device 220 by the imaging lens 212, the first order image FIM from the imaging lens device 200 receiving, from having an image processing apparatus 500 which forms a high definition final image FNLIM applies predetermined correction processing etc. to lift called the MTF at the spatial frequency of the primary image, to obtain a high definition image quality It can become an advantage that.
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。 In addition, it simplifies the configuration of the optical system 210 of the imaging lens device 200, manufacturing is facilitated and the cost can be reduced.

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。 However, when using a CCD or CMOS sensor as the imaging element, there is a resolution limit determined from the pixel pitch, phenomena such as aliasing when resolving power is the limiting resolution over the optical system occurs, adverse effects on the final image that the cause is a well-known fact.
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。 For the improvement of the image quality, as long as it is desirable to increase the contrast available, that matter requires a high performance lens system.

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。 However, as described above, when using a CCD or CMOS sensor as the imaging element, aliasing occurs.
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。 Currently, in order to avoid the occurrence of aliasing, the imaging lens system jointly uses a low pass filter made of a uniaxial crystal system, and avoid the phenomenon of aliasing.
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。 Thus be combined low-pass filter is theoretically correct, a low pass filter per se is made of crystal, therefore is expensive and hard to manage. 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。 Moreover, the use in the optical system has the disadvantage that is more complicated optical system.

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。 As described above, despite being required quality of increasingly high definition at age trend, in order to form a high definition image, it must be made more complicated optical system in a conventional imaging lens device . 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。 If it is complicated, production becomes difficult, also leads to an increase in the cost to use an expensive low pass filter.
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。 However, according to this embodiment, without using a low pass filter, it is possible to avoid the occurrence of the phenomenon of aliasing, it is possible to obtain a high-definition picture quality.

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。 In the present embodiment, although the example in which on the object side from the stop wavefront forming optical element of the optical system 210, similarly to the be located on the imaging lens side of the same or aperture and aperture It has the advantages of.

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。 The lens constituting the optical system 210 is not limited to the example of FIG. 2, the present invention is capable of various modes.

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。 In the first embodiment, although the case of selectively inserted or retracted on the optical path of the optical system 210 in accordance with one or more of an imaging device having a phase plate in the state on imaging an example the present invention is also applicable in the case of selectively inserted or retracted information on imaging, for example, the phase plate according to the imaging mode on the optical path of the optical system 210.
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。 The following describes the second including macro shooting lens driving the macro mode for the fifth embodiment.

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。 By the occurrence of longitudinal displacement of the camera due to slight irregularities or handheld shooting of a subject in macro photography, or focus fit hardly to the part of the aim, there is a problem that Focusing difficulty on the entire screen by the depth is very shallow . 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。 On the other hand there is a desire to be a camera that works with creative put a drawing intended in the bright lens in the normal distance shooting.
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。 In the embodiments described below, but are interlocked optical phase plate (optical wavefront modulation element) a deblurring filter, essentially retracted optical phase plate (optical wavefront modulation element) from-taking lens is in the normal shooting distance mode in the macro mode it is configured to perform the deblurring filter is loaded an optical phase plate (optical wavefront modulation element).

<第2実施形態> <Second Embodiment>
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。 Figure 22 is a block diagram illustrating an imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention.

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。 Imaging device 600 according to the second embodiment comprises a AF (Auto Focus) function, as shown in FIG. 22, the optical system 610, imaging element 620, Tay Kings lens driving unit 630, the optical wavefront modulation element (optical phase plate) driving unit 640, the analog front end unit (AFE) 650, a timing generator 660, a camera signal processing unit 670, external memory 680, LCD monitor 690 as an image monitoring apparatus, the operation unit 700, and a system controller (MPU) 710 have.

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。 Optics 610 supplies an image obtained by photographing a subject object OBJ to the imaging element 620.
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。 Optical system 610 of the present embodiment has a lens barrel 6101 can move possible to-taking lens configuration to a so-called macro area proximity photographing includes a focus lens 611 and the zoom optical system 612, also, the optical phase plate drive includes selectively optical wavefront modulation element by section 640, the blur amount of the focus is formed to have a substantially constant at a focus position and the front-rear distance thereof.

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。 The optical wavefront modulation element, for example an optical phase plate 613 is applied.
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。 Here, since the optical phase plate is serves to disperse the light beam, an image connecting onto the imaging plane of the imaging element 620 by the imaging optical system (Taking Lens) 610 including an optical phase plate 613 without connecting the focus, blurred It becomes a state.
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。 However, and this blurred state, rather than a blur due to simple defocus, in a state where as the spot diagrams are most concentrated (close to the state that is in focus), the focus is in a state you do not have a valid . 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。 This is a result that has spread by the action of dispersing the light beam as described above the optical phase plate 613.
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。 Thus, since movement of the focusing lens according to the distance of the object, the blur state is the smallest, is maintained unchanged substantially. 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。 The unsharp shape will follow blur direction to point image is a response of a point source of design distribution function PSF (Point Spread Function).
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。 Incidentally, since the optical phase plate 613 changes the blur shape is designed to be insensitive to the defocus amount, blurred image of the object existing in different distances before and around the subject distance, the defocus It does not change too large for.
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。 Image connecting on the imaging element surface through the previously described-taking lens is blurred as designed optical phase plate 613.

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。 Imaging device 620, an image captured by the optical system 610 is imaged, the imaging primary image information as the primary image signal FIM of an electric signal, and outputs to the camera signal processing unit 670 via the analog front end section 650 a CCD or CMOS sensor.
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。 1 is described as a CCD image pickup device 620 as an example.

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。 Optical phase plate drive unit 640, under the direction of the MPU 710, and selectively inserting the optical phase plate 613 in the optical path of the Taking lens configuration when the lens structure is in macro state, also, the optical phase plate during non macrostate 613 selectively retracted from the optical path of Taking lens configuration causes (escape).

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。 Tay Kings lens driving unit 630, under instruction of the system controller 710 moves the focus lens 611 in-taking lens structure 6101 to so-called macro area to allow proximity photographing.

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。 The analog front end unit 650 includes an analog / digital (A / D) converter 651.
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。 A / D converter 651 converts the analog signal input from the CCD to a digital signal, and outputs the digital data which is for example a Bayer array to the camera signal processing unit 670.

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。 The timing generator 660, under the control of the system controller 710, generates a drive timing of the CCD of the imaging element 620.

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。 The camera signal processing unit 670, as shown in FIG. 22, has a RAW buffer 671, RGB conversion unit 672, YUV conversion unit 673, deblurring filter processing unit 674, Y'UV processing unit 675 and the JPEG engine 676,.
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。 In the present embodiment, the camera signal processing unit 670, under the control of the system controller 710, at the time of the macro state since the optical phase plate 613 in the optical system is inserted, the blurring restoration processing of deblurring filter processing unit 674 do.
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。 On the other hand, the camera signal processing unit 670, under the control of the system controller 710, at the time of non-macro state since the optical phase plate 613 in the optical system is retracted (escape), the deblurring process deblurring filter processing unit 674 perform a bypass image processing.
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。 Processing deblurring filter processing unit 674, from being performed in the same manner as the processing described in the first embodiment, where a detailed omitted.
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。 This process is an example, can be configured for example to perform a blurring restoration processing by inserting an optical phase plate 613 also different characteristics when non-macro state by using a mechanism of Figure 7 or the like.

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。 Memory 680, captured image or the like subjected to a predetermined image processing by the camera signal processing unit 670 is recorded.

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。 LCD monitor as an image monitoring device 690 displays a through image or the captured image having undergone the predetermined image processing by the camera signal processing unit 670 for example.

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。 Operation unit 700 is composed of an input switch for instructing to perform a predetermined function controlled with respect to the system controller 710. 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。 Operation unit 700 includes, for example a shutter button, release button, enlargement button, the movement key, under moving key, shift key, right movement key left, the switches and the like.

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。 The system controller 710 performs exposure control has an operation input operation unit 700, in response to those inputs, to determine the operation of the entire system, - taking lens driving unit 630, the optical phase plate driving unit 640, a timing generator 660, and controls the camera signal processing unit 670 etc., and conducts mediation control of the overall system.

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。 The system control unit 710, for example, the macro mode, - taking lens driving unit 630 controls the optical phase plate driving unit 640 moves the-taking lens to the macro region, and the optical path of the optical system 610 of the optical phase plate 613 is inserted, it is controlled to perform deblurring filter processing unit 674 to the camera signal processing unit 670.
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。 The system control unit 710, the example non-macro mode-taking lens driving unit 630 controls the optical phase plate driving unit 640 moves the-taking lens from the macro area in a predetermined area, and the optical optical phase plate 613 It is retracted from the optical path of the system 610 is controlled so as to bypass the processing of the blurring restoration filter processing unit 674 to the camera signal processing unit 670.

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。 The system control unit 710, distance measurement when the result is determined to the short-range, determines that the macro mode, automatically-taking lens driving unit 630 to move the-taking lens to the configuration of the macro lens fixed focus to control.

次に、第2の実施形態の動作を説明する。 Next, the operation of the second embodiment.

まず、近接でない通常距離撮影状態について説明する。 First, a description will be given normal length photographing state not close.
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。 Image of the object OBJ (light) is imaged on the image pickup device 620 through-taking lens in the lens frame 6101.
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。 When capturing image data, it sets the control data from the camera signal processing unit 670 to the timing generator 660, to discharge the pixel signal FIM from the imaging element 620 by the drive waveform of the timing generator 660.
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。 Pixel signal FIM is converted within the AD converter 651 into digital data through the AFE (Analog Front End) circuit 650. 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。 Then, this digital data is so has a Bayer (Bayer) sequence once stored in the RAW buffer 661, is converted R plane, G plane and B plane by interpolation processing RGB converter 662. 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。 Furthermore the YUV conversion in the YUV conversion section 663 and converted luminance and color difference signals.
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。 Since the optical phase plate 613 it has been allowed retracted (escape) from the optical path of the optical system 610, deblurring digital filtering in conjunction therewith for the output after the YUV conversion is passed.
すなわちY'はYと同じである。 That Y 'are the same as Y. 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。 This Y'UV signal to display a through image on the LCD monitor 690.

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。 Well, here the release button of the operation unit 700 is pressed, sends a command to the system controller 710 acquires the distance measurement data to the camera signal processing unit 670.
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。 The camera signal processing unit 670 generates the distance measurement data by integrating them performs bandpass processing (not shown) from the Y'UV signal to remove low frequency. 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。 The system controller 710 while monitoring the distance data do ranging by contrast method (so-called hill-climbing method) while driving the focusing lens in-taking lens driving unit 630. 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。 The distance measuring contrast data is highest (mountain peak position) the focusing lens position is when focus has been.
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。 If it is determined that the peak of the focus than the normal length photographing region near side exists, the system controller 710 controls the-taking lens driving unit 630 to move the focusing lens to a predetermined position of close-up, further Taking lens loaded optical phase plate 613 which has been retracted from the optical path of the optical system in the optical system 610 of Taking lens causes (insert).
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。 The point by an optical phase plate 613 spread function (PSF) will be blurred over a plurality of pixels. 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。 However, this optical phase plate does not change significantly blur state be present on different object distances in the screen because the blurred state not strongly influenced substantially with distance is changed.
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。 Image The blurred image data is to YUV conversion will be processed through the same path, but in conjunction with the post-YUV conversion, performs processing deblurring filter deblurring filter processing unit 664, the blurred image is in focus It is restored to.
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。 As the this time, (since the distance sensitivity is designed to dull) the shape of the PSF is not changed significantly with respect to the distance, when the blurred image is restored, as in focus a wide range can do.
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。 The luminance signal Y 'after restoration displayed on the LCD monitor 680, also for recording an image file to an external memory by performing a JPEG file compressed by JPEG engine 666.

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。 According to the second embodiment, since in the normal shooting distance can be taken without using an optical phase plate, because the blur against defocus amount is linear, in accordance with the different distances in the screen focus can be of the degree of focus becomes natural, to shoot photos with a high artistic.
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。 By the lens aperture value is a common technique it is possible to use high hobby that can drawing making preferences.
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。 On the other hand, since the macro shooting change of PSF shape is designed to be insensitive to the defocus amount the optical phase plate is inserted, the image obtained by restoring the focus over the blur restoration filter processing, the screen in can even irregularities of the object to obtain an image in focus throughout. 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。 Therefore, it is possible to provide a macro shooting was in use as a recording. 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。 Further, in the hand-held shooting in the general macro photography can not be ignored blur by longitudinal displacement of distance from the subject. 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。 In yet how narrow the conventional lens aperture, shutter speed is slower, there is also a camera shake subject shake problems.
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。 However, not by using a deblurring filter by inserting the optical phase plate in macro photography of this embodiment, blurring caused before and after some cameras during shooting can be absorbed, and the need to narrow the lens diaphragm because, it is possible to conventionally difficult was the hand-held macro shooting.

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。 Further, since the user has the camera transitions to the macro mode is determined automatically when performing close-up shots, and further fixed focus accompanied by optical phase plate, on which it is taking a depth deep recording oriented macro switch operation is not required, further release time lag is almost eliminated because the distance measuring operation in the macro range is not required. 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。 Thus it is possible to significantly reduce the operation time from the camera at the short distance to record the image.

<第3実施形態> <Third Embodiment>
次に、第3の実施形態について説明する。 Next, a third embodiment will be described. 本第3の実施形態のシステム構成は図22と同様である。 The system configuration of the third embodiment is similar to FIG. 22.

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。 In the third embodiment, the system controller 710, when the user selects the macro mode by the operation unit 700, a-taking lens driving unit 630 to move the-taking lens to the configuration of the macro lens fixed focus Control.
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。 The system control unit 710 has a function for releasing a macro state when the user turns off the power.

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。 In this case, when the imaging apparatus 600 is in the normal length photographing mode, pressing the macro button the user (not shown) of the operation unit 700.
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。 The system control unit 710 detects the operation of the macro button user controls the-taking lens driving unit 630, it is moved to a predetermined position of close-up focusing lens 611 of the-taking lens, further optics-taking lens loading an optical phase plate 613 which has been retracted from the optical path of the system 610 in the optical system of Taking lens causes (insert). 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。 The point by an optical phase plate 613 spread function (PSF) will be blurred over a plurality of pixels. 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。 Performed the after loading and YUV conversion of the optical phase plate 613 is interlocked with deblurring filtering, the following processes are the same as those described above.

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。 Then, when the user presses the macro button (not shown) of the operation unit 700 in a state of close-up mode, the system control unit 710 detects the operation of the macro button user, the optical phase plate driving unit 640 control to, retracts the optical phase plate 613 having been loaded (inserted) into the optical system 610 of Taking lens from the optical system 613 of the-taking lens, and controls the-taking lens driving the hand portion 630, the-taking lens focusing lens 611 the move to the normal distance shooting area.
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。 Since the camera operation accompanying the subsequent release are treated without passing through the previously described blurring restoration filter, the image to be photographed will blur linearly relative to the defocus amount, a natural representation of images with a taste .

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。 Then, when a user in a state of close-up mode by pressing the power button (not shown) of the operation unit 700, the system control unit 710 detects the operation of the power button by the user, the optical phase plate driving unit 640 controlling the optical phase plate 613 having been loaded in the optical system 610 of Taking lens is retracted from the optical system of-taking lens, to move the focusing lens 611 of Taking lens to the normal length photographing region using-taking lens driving unit 630 . 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。 Further retracting the lens to the lens storage state in accordance with the design specifications.
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。 Then, for example because the user is a normal photographing state is released macro mode and presses the power button of the operation unit 700, the optical phase plate 613 is not loaded in-taking lens system, the post-process YUV signal blurring restoration filter processing is passed.

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。 According to the third embodiment, when the user selects the macro mode, since a fixed focus accompanied by optical phase plate, on which can be performed by setting the imaging depth deep recording emphasized previously, it is possible to eliminate most of the release time lag.
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。 Also, when returning from the macro photographing accompanied by optical phase plate in the normal length photographing mode, it retracts the optical phase plate. Thus not subjected to the blurring restoration filter processing, a natural blur in normal length photographing It can be returned to the taking advantage of shooting to become.
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。 Further, retracts the optical phase plate from Taking lens optical system when the user turns off the power button, since to move the focusing lens to the normal length photographing mode, then inadvertently when using shot in macro mode prevent the failure that, furthermore it is possible to immediately use the normal shooting mode is most likely in the next shot.

<第4実施形態> <Fourth Embodiment>
次に、第4の実施形態について説明する。 Next, a fourth embodiment will be described.
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。 Figure 23 is a block diagram illustrating an imaging apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

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。 The imaging apparatus 600A according to the fourth embodiment is an imaging apparatus 600 differs from the FIG. 22 according to the second and third embodiments have a mechanism for the user to move the lens to mechanically macro location It lies in the fact that.
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。 The imaging apparatus 600A includes a macro lever 720, interlocking mechanism 730 and the phase plate position detection unit 740,.

まず、近接でない通常距離撮影状態について説明する。 First, a description will be given normal length photographing state not close.
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。 In this case, the macro lever 720 is in the position of normal distance, the optical phase plate 613 mechanically (mechanical) by the interlocking mechanism 730 is retracted from Taking lens system. 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。 Detects the position of the optical phase plate 613 by the phase plate position detection unit 740, it transmits the retracted state to the system controller 710A.
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。 Image of the object OBJ (light) is imaged on the image pickup device 620 through-taking lens in the lens frame 6101.
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。 When capturing image data, it sets the control data from the camera signal processing unit 670 to the timing generator 660, to discharge the pixel signal FIM from the imaging element 620 by the drive waveform of the timing generator 660.
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。 Pixel signal FIM is converted within the AD converter 651 into digital data through the AFE (Analog Front End) circuit 650. 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。 Then, this digital data is so has a Bayer (Bayer) sequence once stored in the RAW buffer 661, is converted R plane, G plane and B plane by interpolation processing RGB converter 662. 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。 Furthermore the YUV conversion in the YUV conversion section 663 and converted luminance and color difference signals.
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。 The system controller 710A from the phase plate position detecting unit 740 that optically phase plate 613 are escaped from Taking lenses are broadcast, and transmits this to the camera signal processing unit 670.
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。 Since the optical phase plate 613 it has been allowed retracted (escape) from the optical path of the optical system 610, deblurring digital filtering in conjunction therewith for the output after the YUV conversion is passed.
すなわちY'はYと同じである。 That Y 'are the same as Y. 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。 This Y'UV signal to display a through image on the LCD monitor 690.

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。 Here, when the release button of the operation unit 700 is pressed, the image data is subjected to JPEG file compression by (Y 'are the same as Y here) JPEG engine 666 is generated until Y'UV in the previous flow to record an image file to an external memory 680.

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。 Next, the user moving the macro lever 720 to the macro side, the optical phase plate 613 which has been retracted from the optical system 610 of the-taking lens is loaded (inserted) into Taking lens system by interlocking mechanism 730. 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。 The point by an optical phase plate 613 spread function (PSF) will be blurred over a plurality of pixels. 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。 However, this optical phase plate does not change significantly blur state be present on different object distances in the screen because the blurred state not strongly influenced substantially with distance is changed. 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。 In this case, the phase plate position detection unit 740 transmits that the optical phase plate 613 is loaded to the system controller 710A.
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。 When the release button of the operation unit 700 in this state (macro mode) is pressed, but the blurred image data is to YUV conversion will be processed through the same route, deblurring filter in conjunction with post-YUV conversion performs processing, the blurred image is restored to the focused image. 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。 As the this time, (since the distance sensitivity is designed to dull) the shape of the PSF is not changed significantly with respect to the distance, when the blurred image is restored, as in focus a wide range can do.
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。 The Y'UV is displayed on the LCD monitor 690 after restoration, also records the image file in the external memory 680 performs JPEG file compressed by JPEG engine 666.

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。 According to the fourth embodiment, since the user normal and macro position of mechanical lenses are interlocked optical phase plate mechanism for moving, in particular a mobile phone built-in camera or the like that does not have a AF mechanism the focus area is the problem that narrow in close-up shot can be solved in a bright lens.

<第5実施形態> <Fifth Embodiment>
次に、第5の実施形態について説明する。 Next, a fifth embodiment is described. 本第5の実施形態のシステム構成は図22と同様である。 The system configuration of the fifth embodiment is similar to FIG. 22.

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。 Imaging apparatus 600A according to the fifth embodiment is the imaging apparatus 600 differs from the FIG. 22 according to the second and third embodiments, in the macro mode, selects whether to retreat or to insert the optical phase plate present It has a function.
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。 More specifically, the present in the fifth embodiment, includes a mode for loading the optical phase plate 613 in the macro shooting, a function of selecting a mode for retracting the optical phase plate, loaded optical phase plate 613 focusing lens 612 in the macro shooting is not performed a distance measurement operation by fixing in place, the AF operation focusing lens 612 by driving the focusing lens performs a distance measuring operation in the macro shooting optical phase plate 613 is retracted to.

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。 In this case, the user sets in the case of the macro region in advance camera settings mode whether or not to use the optical phase plate 613, the LCD monitor display in accordance with the operation unit 700.
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。 If it is to use a phase plate when macro shooting (recording mode), as described above, the optical phase plate 613 is loaded into Taking lens system when switching the macro shooting, the focus lens is set to a predetermined fixed position . 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。 Through blurring restoration filter processing from the YUV signal in a later step to generate a Y'UV signals the focused image. 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。 This image depth of field becomes deep the change in shape is generated insensitive PSF to prime to the defocus amount. 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。 The release time lag is greatly reduced does not perform the AF operation.

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。 On the other hand, does not use the optical phase plate during macro photography with the camera setting mode when the (AF macro mode), when the user presses a macro button, the system controller 710 detects the macro button operation by operating the operation unit 700 and moves the focus lens to the macro area via-taking lens driving unit 630.
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。 Since the camera mode setting set in advance are set to not use the optical phase plate 613, the optical phase plate 613 is kept retracted from Taking lens system.
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。 When the release button is pressed object image formed on the image pickup element 620 through-taking lens of the lens frame (beam) sets the control data from the camera signal processing unit 670 to the timing generator 660, a driving timing generator 660 It discharged pixel signals from the image sensor 620 by the waveform.
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。 Pixel signal FIM is converted within the AD converter 651 into digital data through the AFE (Analog Front End) circuit 650. 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。 Then, this digital data is so has a Bayer (Bayer) sequence once stored in the RAW buffer 661, is converted R plane, G plane and B plane by interpolation processing RGB converter 662. 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。 Furthermore the YUV conversion in the YUV conversion section 663 and converted luminance and color difference signals.

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。 Since the optical phase plate 613 has escaped (retracted) from the optical system 610 of the-taking lens, the output after the YUV conversion in conjunction therewith deblurring digital filtering is passed. すなわちY'はYと同じである。 That Y 'are the same as Y. 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。 This Y'UV signal to display a through image on the LCD monitor 690.
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。 At the same time, the system controller 710 sends a command to obtain the distance measurement data to the camera signal processing unit 670. 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。 The camera signal processing unit 670 generates the distance measurement data by integrating them performs bandpass processing (not shown) from the Y'UV signal to remove low frequency. 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。 The system controller 710 while monitoring the distance data do ranging by contrast method (so-called hill-climbing method) while driving the focusing lens 612 by controlling the-taking lens driving unit 630. 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。 The distance measuring contrast data is highest (mountain peak position) the focusing lens position is a state in focus. 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。 When focus is achieved, Y'UV signal to record an image file in the external memory 680 performs JPEG file compressed by JPEG engine 666.

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。 According to the fifth embodiment, since it is loaded with the optical phase plate 613 at the time of macro photography was to select whether or not, by using a blurred image restoration filter loaded optical phase plate is a macro photographing for recording the it is possible to widen the depth of field.
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。 On the other hand, not used for imaging while retracts the optical phase plate in AF macro shooting, so does not use blurred image restoration filter, can be utilized intentionally blurring effect, also slightly generated in restoring digitally since there is no affected by the noise, it is possible to enjoy a high shooting artistic.
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。 Further, a mode for loading the optical phase plate in the macro shooting, a function of selecting a mode for retracting the optical phase plate, the focusing lens is loaded macro shooting optical phase plate 613 measured by fixing in place without 距動 operation, since the focusing lens is a macro shooting optical phase plate is retracted and to perform an AF operation by driving the focusing lens performs a distance measurement operation, if the optical phase plate is loaded, the lens there is no need to move the, and since wider focus range without release time lag, is convenient for use in recording, if the optical phase plate is retracted, even artistry in macro area since the AF operation it is possible to perform a high shot.

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。 Is a block diagram illustrating an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 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。 An example of the configuration of the zoom optical system of the imaging lens device according to the present embodiment is a view schematically showing. 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。 Is a diagram showing the infinity side of the spot image of the zoom optical system that does not include a phase plate. 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。 Figure 4 is a diagram illustrating the near side of the spot image of the zoom optical system that does not include a phase plate. 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。 Is a diagram showing the infinity side of the spot image of the zoom optical system including a phase plate. 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。 Is a diagram illustrating the near side of the spot image of the zoom optical system including a phase plate. 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。 It is a diagram showing a first configuration example of the selection switching unit of this embodiment. 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。 It is a diagram showing a second configuration example of the selection switching unit of this embodiment. 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。 Information on imaging the imaging information generating unit generates is a block diagram of a processing system in the case of focal length information. 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。 It is a simplified flow chart of switching to the restoration process as optical wavefront modulation element in accordance with the focal length. 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。 Information on imaging the imaging information generating unit generates is a block diagram processing system in the case of the result is that the depth of field of the multi-point range finding. 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。 Is a simplified flow chart of switching to the restoration process as optical wavefront modulation element according to the focal length depending on the depth of field. 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。 It is a block diagram showing a specific configuration example of an image processing apparatus of this embodiment. 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。 It is a diagram for explaining the principle of wavefront aberration control optical systems. 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。 A diagram showing spot images on a light receiving surface of the imaging element of the imaging lens device according to the present embodiment, (A) if the focus is shifted 0.2mm (Defocus = 0.2mm), the (B) if If the focus (Best focus), a diagram showing a spot image in a case where (C) is defocused -0.2mm (Defocus = -0.2mm). 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。 A diagram for explaining the MTF of the first order image formed by the imaging lens device according to the present embodiment, (A) is a diagram showing a spot image on the light receiving surface of the imaging element of the imaging lens device, ( B) indicates an MTF characteristic with respect to spatial frequency. 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。 It is a diagram for explaining an MTF correction processing in the image processing apparatus according to this embodiment. 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。 The MTF correction processing in the image processing apparatus according to this embodiment is a diagram for specifically explaining. 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。 Object in the case of the conventional optical system is a diagram showing the response (response) of the MTF when deviated from the focal position when in the focal position. 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。 Object in the case of the optical system of the present embodiment having an optical wavefront modulation element is a diagram showing the response of the MTF when deviated from the focal position when in the focal position. 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。 A diagram showing the response of the MTF after the data restoration of the imaging device according to the present embodiment. 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。 The second of the present invention, the third is a block diagram illustrating an imaging apparatus according to a fifth embodiment. 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。 Is a block diagram illustrating an imaging apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. 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。 The configuration and state of light beams general imaging lens device is a diagram schematically illustrating. 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。 A diagram showing spot images on a light receiving surface of the imaging element of the imaging lens device of FIG. 24, (A) if the focus is shifted 0.2mm (Defocus = 0.2mm), (B) is a focal point If (Best focus), a diagram showing a spot image in a case where (C) is defocused -0.2mm (Defocus = -0.2mm).

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

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 100 ... imaging device, 200 ... imaging lens device, 211 ... object side lens, 212 ... imaging lens 213 ... wavefront forming optical element, 213a ... phase plate (optical wavefront modulation element), 300 ... imaging information generation unit, 400 ... selection switching unit, 500 ... image processing apparatus, 501 ... convolution device, 502 ... kernel, numerical operational coefficient storage register 503 ... image processing processor, 600,600A ... imaging device, 610 ... optical system, 620 ... imaging element, 630 ... Tay Kings lens driving unit, 640 ... optical wavefront modulation element ( optical phase plate) driving unit, 650 ... analog front end (AFE), 660 ... timing generator, 670 ... camera signal processing unit, 680 ... external memory 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。 690 ... LCD monitor, 700 ... operation unit, 710,710A ... system controller (MPU), 720 ... macro lever, 730 ... interlocking mechanism, 740 ... phase plate position detection part.

Claims (16)

  1. 光学系および少なくとも一つの光波面変調素子と、 An optical system and at least one optical wavefront modulation element,
    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、 An imaging element that captures a subject dispersed image having passed through the optical system or the optical system and the optical wavefront modulation element,
    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、 And an image processing unit including conversion means for generating an image signal without dispersion than subject the dispersed image signal from the imaging element,
    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。 The optical wavefront modulation element, inserted into the optical path, an image pickup apparatus that is retractable.
  2. 複数の光波面変調素子を有し、 A plurality of optical wavefront modulation element,
    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。 Wherein the plurality of each of the optical wavefront modulation element, selectively inserted into the optical path, the imaging apparatus according to claim 1 having a selective switching means to retract.
  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。 Said selection switching means, the desired insertion into the optical path of the optical wavefront modulation element, the imaging device selectively switch according to claim 2, wherein the evacuation in accordance with the focal length.
  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。 It said selection switching means, inserted into the optical path of a desired optical wavefront modulation element according to the result of the multi-point distance measuring image pickup device selectively switch according to claim 2, wherein the evacuation.
  5. 前記光学系はズーム機能を含み、 Wherein the optical system includes a zoom function,
    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。 Said selection switching means, the desired insertion into the optical path of the optical wavefront modulation element, the imaging device selectively switch according to claim 2, wherein the evacuation according to the zoom information.
  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。 Said selection switching means, the desired insertion into the optical path of the optical wavefront modulation element, the imaging device selectively switch according to claim 2, wherein the evacuation according to information corresponding to a distance to the object.
  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。 Said selection switching means, the desired insertion into the optical path of the optical wavefront modulation element, the imaging device selectively switch according to claim 2, wherein the evacuation according to the photographing mode.
  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。 The imaging device, either the optical wavefront modulation element inserted into the light path at macro mode macrostate, the optical wavefront modulation element during non-macro mode non macrostate claims 1 to retreat from the optical path 7 of the imaging apparatus according to one or.
  9. 前記撮像装置は、 The imaging device,
    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、 To the macro area to allow close-up has a lens barrel capable of moving the optical system,
    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。 Ranging when the result is determined to be a short distance, the imaging apparatus according to claim 8, wherein moving the-taking lens of the optical system configuration of the macro lens fixed focus.
  10. 前記撮像装置は、 The imaging device,
    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、 To the macro area to allow close-up has a lens barrel capable of moving the optical system,
    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。 When the macro mode is selected, the imaging apparatus according to claim 8 for moving-taking lens of the optical system configuration of the macro lens fixed focus.
  11. 前記撮像装置は、 The imaging device,
    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。 Imaging device according to claim 8, further comprising a mechanism for moving the lens to mechanically macro location.
  12. 前記画像処理手段は、 Wherein the image processing means,
    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、 The optical wavefront modulation element when in the macro state is inserted into the optical path of the optical system, the optical wavefront modulation element macro state is canceled and means to retract from the optical path of the optical system,
    前記画像処理手段は、 Wherein the image processing means,
    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、 If the macro state optical wavefront modulation element is inserted, by the conversion means, it generates an image signal without dispersion than subject the dispersed image signal,
    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。 Is released from the macro state, when said optical wavefront modulation element is retracted, the imaging device according to any one of claims 8 to 10 which does not perform the processing of said conversion means.
  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。 Imaging device according to claim 11, further comprising a control means for canceling the macro state when the user turns off the power.
  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。 The imaging device, the macro mode, the image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 7 having a selection means for selecting whether or not to insert the optical wavefront modulation element to the optical path.
  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、 Comprising a mode of inserting the optical wavefront modulation element in the macro shooting, a function of selecting a mode for retracting the optical wavefront modulation element,
    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。 The focusing lens in the optical wavefront macro shooting modulation element is inserted without a distance measurement operation by fixing in place, the focusing lens is a macro shooting optical wavefront modulation element is retracted performs distance measurement operation, focusing by driving the lens auto focus (AF) imaging apparatus according to claim 13 having control means for performing an operation.
  16. 撮影に関する情報を生成する第1ステップと、 A first step of generating information on imaging,
    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、 A second step of the predetermined optical wavefront modulation element, is inserted or retracted on the optical path on the basis of the information generated by the information generating step,
    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、 An optical system, a third step of the second optical wavefront modulation element in step captures a subject dispersed image having passed through the placement locations of the optical wavefront modulation element in the state of being selectively set by the imaging device ,
    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。 Imaging method and a fourth step of converting the dispersed image signal to generate an image signal without dispersion on the basis of the information generated by the second step.
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