JP2009008935A - Imaging apparatus - Google Patents

Imaging apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2009008935A
JP2009008935A JP2007170907A JP2007170907A JP2009008935A JP 2009008935 A JP2009008935 A JP 2009008935A JP 2007170907 A JP2007170907 A JP 2007170907A JP 2007170907 A JP2007170907 A JP 2007170907A JP 2009008935 A JP2009008935 A JP 2009008935A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
optical
optical system
modulation element
imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007170907A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yusuke Hayashi
Naoto Ohara
Jiyouya Sugita
直人 大原
丈也 杉田
佑介 林
Original Assignee
Kyocera Corp
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp, 京セラ株式会社 filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2007170907A priority Critical patent/JP2009008935A/en
Publication of JP2009008935A publication Critical patent/JP2009008935A/en
Application status is Pending legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus capable of simplifying an optical system, achieving the cost reduction, also, capable of obtaining a good restored image of proper image quality with less noise influence, and also, which can be easily manufactured, not requiring attachment accuracy, which can suppress the influence of reflection, and also, free from a contrast difference in an image according to directions.
SOLUTION: The imaging apparatus includes the optical system 210 and an imaging element 220 both form a primary image, and an image processor 240 to form a high-definition final image of the primary image. In the optical system 210, an optical wavefront modulation element has a rotational symmetric shape related to the optical axis, the modulation surface of the optical wavefront modulation element is formed to a shape having at least one inflection point from the center to the periphery thereof.
COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像素子を用い、光学系を備えた撮像装置に関するものである。 The present invention uses an imaging device, to an image pickup apparatus having an optical system.

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)、画像検査装置、自動制御用産業カメラ等に用いられている。 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, (PDA: personal DigitalAssistant), the image inspection device are used in automatic control use industrial camera, and so on.

図28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 28 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28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. 28, it is made to match with the imaging element on the surface of best focus plane.
図29(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 29 (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, an image pickup apparatus, such as to enable deep imaging depth of field is restored by digital processing has been proposed (for example, Non-Patent Documents 1 and 2, Patent Documents see 1-5).
また、伝達関数を用いたフィルタ処理を行うデジタルカメラの自動露出制御システムが提案されている(たとえば特許文献6参照)。 Also, automatic exposure control system of a digital camera performing filtering using a transfer function has been proposed (for example, see Patent Document 6).

また、CCD、CMOSなどの画像入力機能を持った装置においては、たとえば風景など、所望の映像とともに、バーコード等の近接静止画像を読み取ることが、極めて有用であることが多い。 Moreover, CCD, in an apparatus having an image input function such as a CMOS, for example scenery, with the desired image, reading the proximity still image such as a bar code, are often very useful.
バーコードの読み取りは、たとえば第一の例としてレンズを繰り出すオートフォーカスでピントを合わせる技術や、第二の例として深度拡張技術としては、たとえばカメラにおいてF値を絞ることで被写界深度を広げて固定ピントとしているものがある。 Read the bar code, for example, technology and focus using autofocus feeding the lens as a first example, as the depth extension technology As a second example, spread the depth of field by squeezing the F value for example in a camera there is that a fixed focus Te.
さらに、ピントの合う被写界を増やす手法は、たとえば特許文献8に開示されている。 Furthermore, techniques to increase the object scene in focus is disclosed, for example, in Patent Document 8.

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 特開2004−153497号公報 JP 2004-153497 JP 特開2004−37733号公報 JP 2004-37733 JP 特開2002−27047号公報 JP 2002-27047 JP

上述した各文献にて提案された撮像装置においては、その全ては通常光学系に上述の位相板を挿入した場合のPSF(Point−Spread−Function)が一定になっていることが前提であり、PSFが変化した場合は、その後のカーネルを用いたコンボリューションにより、被写界深度の深い画像を実現することは極めて難しい。 In the proposed image pickup apparatus in each described above documents, all is it a prerequisite that the usual case of inserting the phase plate described above in the optical system PSF (Point-Spread-Function) is set to a 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はともかく、ズーム系やAF系などのレンズでは、その光学設計の精度の高さやそれに伴うコストアップが原因となり採用するには大きな問題を抱えている。 Accordingly, leaving aside the case of lenses with a single focal point, in lenses of a zoom system, AF system, a serious problem in the optical design of the precision height and the accompanying increase in costs to adopt causes.
換言すれば、従来の撮像装置においては、適正なコンボリューション演算を行うことができず、ワイド(Wide)時やテレ(Tele)時のスポット(SPOT)像のズレを引き起こす非点収差、コマ収差、ズーム色収差等の各収差を無くす光学設計が要求される。 In other words, in the conventional imaging apparatus can not perform suitable convolution operation, astigmatism that causes displacement of the spot (SPOT) images when wide (Wide) or when telephoto (Tele), coma , optical design is required to eliminate aberrations such as zoom chromatic aberration.
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.

また、上記技術では、画像復元処理後の画像はアウトフォーカスとなるに伴い、復元結果が良好ではなくなる。 Further, in the above technique, an image after the image restoration processing with the an out-of-focus, the reconstruction result is not as good.
これはアウトフォーカス時のOTFが一定であれば良好な復元結果となるのであるが、現実問題OTFは劣化してくる。 This is is to become a good restoration result if the constant OTF at the time of out-of-focus, the real problem the OTF deteriorates. そして、復元処理を行ってもボカして復元するという工程上、完全には復元しない。 Then, the step of restoring and Boca even if restoration processing, does not completely restored.
そのため、良好な復元画を得ることが困難である。 Therefore, it is difficult to obtain a good reconstruction image.

また、深度拡張光学系において、位相変調素子は、特許文献5等に開示されているように3次や5次の多項式で表され、光軸に対して回転非対称な形状の提案がなされている。 Further, in the depth extension optical system, the phase modulating element is represented by a cubic or fifth order polynomial as disclosed in Patent Document 5 or the like, proposed rotationally asymmetric shape is made with respect to the optical axis .
しかしながら、回転非対称な形状の位相変調素子は、製造の難易度が高い、固体撮像素子に対して回転方向の取り付け精度が必要である、位相変調素子による反射の影響がでる、画像の方向によりコントラストが異なる、といった問題がある。 However, the phase modulation element of the rotationally asymmetric shape, a high degree of difficulty of manufacture, the rotational direction of the mounting accuracy with respect to the solid-state imaging device is required, out the influence of reflection by the phase modulating element, the contrast by the direction of the image is different, there is a problem.

本発明は、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができることはもとより、適切な画質の、ノイズの影響が小さい良好な復元画像を得ることが可能なことはもとより、製造が容易で、取り付け精度を必要とせず、反射の影響も抑止でき、画像の方向によりコントラストが異なることがない撮像装置を提供することにある。 The present invention can simplify the optical system, not only do we can reduce the cost, suitable image quality, be possible to influence of noise to obtain a small good restored image as well, it is easy to manufacture, without requiring mounting accuracy, the influence of the reflection can also be suppressed, it is to provide an imaging device never contrast differs depending on the direction of the image.

本発明の第1の観点の撮像装置は、レンズと光波面変調素子を含む光学系と、前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、前記光学系は、前記光波面変調素子の変調面が光軸に対して回転対称な形状であり、かつ位相形状が中心部から周辺部にかけて少なくとも1つの変曲点を持つように形成されている。 The first aspect imaging apparatus of the present invention includes an optical system including a lens and the optical wavefront modulation element, and a imaging element that captures a subject image that has passed through the optical system, the optical system, the light wave a rotationally symmetric shape modulation surface with respect to the optical axis of the surface modulation element, and the phase shape is formed to have at least one inflection point toward the periphery from the center.

好適には、前記光波面変調素子は、前記変調面におけるパワーが前記光学系全体のパワーよりも弱い。 Preferably, the optical wavefront modulation element, a power in the modulation plane is weaker than the power of the entire optical system.

好適には、前記変調面を備えたレンズのパワーが、光学系全体のパワーよりも弱い。 Preferably, the power of the lens with the modulation surface is weaker than the power of the entire optical system.

好適には、前記光波面変調素子により、被写体分散画像が形成され、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画像処理部を有する。 Preferably, the optical wavefront modulation element, subject variance image is formed, an image processing unit that generates an image signal without dispersion than subject the dispersed image signal from the imaging device.

本発明によれば、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができことはもとより、適切な画質の、ノイズの影響が小さい復元画像を得ることができることはもとより、製造が容易で、取り付け精度を必要とせず、反射の影響も抑止でき、画像の方向によりコントラストが異なることがない。 According to the present invention, can simplify the optical system, as well it can reduce the cost, suitable quality, well be able to obtain a restored image influence of noise is small, easy to manufacture, mounting without requiring accuracy, effects of reflections can be suppressed, never contrast differs depending on the direction of the image.

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.

図1は、本発明の実施形態に係る情報コード読取装置の一例を示す外観図である。 Figure 1 is an external view showing an example of an information code reading device according to an embodiment of the present invention.
図2(A)〜(C)は、情報コードの例を示す図である。 Figure 2 (A) ~ (C) are diagrams showing an example of the information code.
図3は、図1の情報コード読取装置に適用可能な撮像装置の構成例を示すブロックである。 Figure 3 is a block diagram showing a configuration example of applicable imaging apparatus to the information code reading device of FIG.
なおここでは、本実施形態の撮像装置が適用可能な装置として、情報コード読取装置を例示している。 Note here, the imaging apparatus of this embodiment as applicable device, illustrating an information code reading device.

本実施形態に係る情報コード読取装置100は、図1に示すように、本体110がケーブル111を介して図示しない電子レジスタ等の処理装置と接続され、たとえば読み取り対象物120に印刷された反射率の異なるシンボル、コード等の情報コード121を読み取り可能な装置である。 Information code reading apparatus 100 according to this embodiment, as shown in FIG. 1, is connected to a processing apparatus such as an electronic register main body 110 is not shown, via a cable 111, for example, reflectance printed on reading object 120 a different symbol, capable of reading information code 121, such as a code devices.
読み取り対象の情報コードとしては、たとえば図2(A)に示すような、JANコードのような1次元のバーコード122と、図2(B)および(C)に示すようなスタック式のCODE49、あるいはマトリックス方式のQRコードのような2次元のバーコード123が挙げられる。 The information code to be read, for example, as shown in FIG. 2 (A), a one-dimensional bar code 122, such as a JAN code, and FIG. 2 (B) and CODE49 stack type such as shown in (C), or 2-dimensional bar code 123, such as a QR code matrix type and the like.

本実施形態に係る情報コード読取装置100は、本体110内に、図示しない照明光源と、図3に示すような撮像装置200とが配置されている。 Information code reading apparatus 100 according to this embodiment, the main body 110, an illumination light source (not shown), are disposed and the imaging device 200 as shown in FIG.
撮像装置200は、後で詳述するように、光学系に光波面変調素子を適用し、光波面変調素子により光束を規則的に分散し、デジタル処理により復元させ被写界深度の深い画像撮影を可能にする波面収差制御光学系システム、あるいは深度拡張光学系システム(DEOS:Depth Expantion Optical System)というシステムを採用し、JANコードのような1次元のバーコードとQRコードのような2次元のバーコードのような情報コードを的確に高精度で読み取ることが可能に構成されている。 The imaging apparatus 200, as will be described later, by applying the optical wavefront modulation element in an optical system, the light beam regularly distributed by the optical wavefront modulation element, deep imaging depth of field is restored by digital processing wavefront aberration control optical systems to enable or depth extension optics system, (DEOS: depth Expantion optical system) employing a system of, two-dimensional, such as one-dimensional bar codes and QR codes, such as JAN code an information code such as a bar code and is configured to be able to read at precisely accurate.

情報コード読取装置100の撮像装置200は、図3に示すように、光学系210、撮像素子220、アナログフロントエンド部(AFE)230、画像処理装置240、カメラ信号処理部250、画像表示メモリ260、画像モニタリング装置270、操作部280、および制御装置290を有している。 The imaging apparatus 200 of the information code reading apparatus 100, as shown in FIG. 3, the optical system 210, imaging element 220, analog front end (AFE) 230, the image processing apparatus 240, a camera signal processing unit 250, image display memory 260 , image monitoring device 270, and an operation unit 280 and control device 290.

図4は、本実施形態に係る光学系を形成する撮像レンズユニットの基本構成を示す図である。 Figure 4 is a diagram showing a basic configuration of an imaging lens unit for forming an optical system according to the present embodiment.
光学系210Aは、被写体物体OBJを撮影した像を撮像素子220に供給する。 Optics 210A supplies an image obtained by photographing a subject object OBJ to the imaging element 220. また、光学系210Aは、物体側から順に、第1レンズ211、第2レンズ212、第3レンズ213、絞り214、第4レンズ215、第5レンズ216が配置されている。 Further, the optical system 210A includes, in order from the object side, a first lens 211, second lens 212, third lens 213, a diaphragm 214, a fourth lens 215, fifth lens 216 is disposed.
本実施形態の光学系210Aは、第4レンズ215と第5レンズ216が接続されている。 Optical system 210A of the present embodiment, the fourth lens 215 and the fifth lens 216 is connected. すなわち、本実施形態の光学系210Aのレンズユニットは、接合レンズを含んで構成されている。 That is, the lens unit of the optical system 210A of the present embodiment is configured to include a cemented lens.

そして、本実施形態の光学系210Aは、光波面変調素子を適用した光学系として構成されている。 Then, the optical system 210A of the present embodiment is configured the optical wavefront modulation element as the applied optics.
本実施形態においては、光波面変調素子(位相変調素子)を用いることにより物体距離に応じたOTFの変化を、光波面変調素子を持たない光学系よりも小さくする深度拡張光学系に対し、光波面変調素子の最適化を行う。 In the present embodiment, the change of the OTF in accordance with the object distance by using the optical wavefront modulation element (phase modulation element), relative depth extension optical system to be smaller than an optical system having no optical wavefront modulation element, light wave the optimization of the surface modulation element.

本実施形態においては、光波面変調面としては、位相形状が中央部分から周辺部分にかけて、少なくとも一つの変曲点を持った形状とすることにより、物体距離に応じたOTFの変化を小さくする作用を持ちつつ、スポット像を小さくすることが可能となる。 In the present embodiment, as the optical wavefront modulation surface, the phase shape toward the peripheral portion from the central portion, by a shape having at least one inflection point, to reduce a change of the OTF in accordance with the object distance action while having a, it is possible to reduce the spot image.
以下、この変曲点を持った光波面変調面(位相変調面)について説明する The following describes this inflection point optical wavefront modulation surface having (phase modulation surface)

この場合も、基本的に上述したように、光波面変調面(位相変調面)を光軸に対して回転対称な形状とする。 Again, essentially as described above, a rotation symmetrical optical wavefront modulation surface (phase modulation surface) with respect to the optical axis. 光波面変調素子(位相変調素子)を持たない一般的な光学系よりも球面収差を大きく発生させることにより、光波面変調素子(位相変調素子)を持たない一般的な光学系よりも物体距離に応じたOTFの変化を小さくすることが可能となる。 By largely generate spherical aberration than typical optical system having no optical wavefront modulation element (phase modulation element), the object distance than typical optical system having no optical wavefront modulation element (phase modulation element) it is possible to reduce the change in accordance with the OTF.
そして、光波面変調面(位相変調面)の位相形状は、中心部分から周辺部分にかけて少なくとも一つ変曲点をもって形成されている。 Then, the phase shape of the wavefront modulation surface (phase modulation surface) is formed with at least one inflection point toward the peripheral portion from the central portion.
また、図4の下方に光波面変調面を形成する前と後の球面収差の変化を示しているが、光波面変調面を絞り214の近傍に、あるいは光波面変調面自身に絞り機能を持たせることにより、光波面変調面のみを最適化することにより、光波面変調面のみを最適化することで、撮像装置の最終出力画像信号として性能の高い固定焦点レンズとすることが出来る。 Although shows a change of the spherical aberration before and after forming the optical wavefront modulation surface in the lower part of FIG. 4, in the vicinity of 214 squeeze the optical wavefront modulation surface, or have a stop function in the optical wavefront modulation surface itself by, by optimizing only the optical wavefront modulation surface, by optimizing only the optical wavefront modulation surface can be a performance high fixed focus lens as a final output image signal of the imaging device.

図5は、各光学系の光波面変調面(位相変調面)の位相形状を示す図である。 Figure 5 is a diagram showing the phase shape of the wavefront modulation surface of each optical system (phase modulation surface). また、図6は、位相形状について説明するための図である。 6 is a diagram for explaining the phase shape.
図5において、Aで示す線が光波面変調素子(位相変調素子)を持たない形状を、Bで示す線が光波面変調素子(位相変調素子)を持ちかつ変曲点がある場合の形状を、Cで示す線が光波面変調素子(位相変調素子)を持つが変曲点がない場合の形状を示している。 5, a shape line indicated by A with no optical wavefront modulation element (phase modulation element), the line shown by B is the shape of a case where there is had and inflection point optical wavefront modulation element (phase modulation element) Although with line optical wavefront modulation element shown in C (phase modulation element) shows the shape when there is no inflection point.
そして、本実施形態において、位相形状とは、図6に示すように、光波面変調素子(位相変調素子)を付加しない形状に対する光波面変調素子(位相変調素子)の形状の差分を持つ形状である。 Then, in the present embodiment, the phase shape, as shown in FIG. 6, a shape having a difference in shape of the optical wavefront modulation element on the shape is not added to the optical wavefront modulation element (phase modulation element) (phase modulation element) is there.

なお、図5および図6の縦軸の数値は、像面での対角像高を1としたスポット位置を示す。 The values ​​of the vertical axis of FIG. 5 and 6 show the 1 spots located diagonal image height on the image plane. 具体的には、図7に示すように、中心スポット位置が(0,0)となり、垂直上方の端部が(0,1)となる。 Specifically, as shown in FIG. 7, the central spot position (0,0), and the end portion of the vertically upward becomes (0,1). なお、図7のAは撮像素子、Bはイメージサイクルを示す。 Incidentally, A in Fig. 7 is the imaging device, B denotes an image cycle.

また、本実施形態においては、光波面変調素子(位相変調素子)の光波面変調面(位相変調面)におけるパワーを光学系210の全体のパワーよりも弱くする。 Further, in this embodiment, weaker than the overall power of the optical wavefront modulation element (phase modulation element) optical system 210 to power the optical wavefront modulation surface (phase modulation surface) of the.
あるいは、光波面変調面(位相変調面)を備えたパワーを、光学系全体のパワーよりも弱くする。 Alternatively, the power having the optical wavefront modulation surface (phase modulation surface), is weaker than the power of the entire optical system.
これにより、画像の中心部から周辺部にかけて均一なOTFとすることが可能となる。 Thereby, it becomes possible to uniform OTF toward the periphery from the center of the image.

また、光波面変調面(位相変調面)の焦点距離が、光学系全体の焦点距離に対して次の関係を持つことが望ましい。 Further, the focal length of the optical wavefront modulation surface (phase modulation surface), it is desirable to have the following relationship with respect to the focal length of the entire optical system.

(数1) (Number 1)
fhase /f total ≧ 2 f fhase / f total ≧ 2
ただし、f fhaseは位相変調面の焦点距離を、f totalは光学系全体の焦点距離を示している。 However, f fhase is the focal length of the phase modulation plane, f total represents the focal length of the entire optical system.

光波面変調面(位相変調面)の位相形状が中心から周辺にかけて変曲点を少なくとも一つ持つことで、物体距離に応じたOTFの変化を小さくする作用を持ちつつ、また、図8に示されるスポット像のように変曲点を持たない位相形状とした場合よりもスポット像を小さくすることが可能となり、フィルタサイズを小さくすることができる。 By having at least one inflection point phase shape from the center to the periphery of the optical wavefront modulation surface (phase modulation surface), while having the effect of reducing the change of the OTF in accordance with the object distance, also shown in FIG. 8 is than when the phase shape having no inflection point as the spot image becomes possible to reduce the spot image, it is possible to reduce the filter size.
また、本発明の光波面変調面を回転対称な形状にすることにより、鏡筒に光波面変調素子を組み込む際に、光軸方向を中心に回転させて調整させる必要がなく、レンズと同様に配設することができ、製造工程が容易になる。 Further, by the optical wavefront modulation surface of the present invention to the rotation symmetrical shape, when incorporating the optical wavefront modulation element to the barrel, it is not necessary to be adjusted is rotated around the optical axis, similarly to the lens can be arranged, the manufacturing process is facilitated.
また、偽像を抑えて、自然なボケ味のまま深度を拡張することができる。 Also, by suppressing the artifact, it is possible to extend the remains depth of natural blur.

ここで、光学系における光波面変調素子(位相変調素子)の有無、位相形状の変曲点の有無に応じたスポット像について図8〜図12に関連付けて考察する。 Now consider associating the presence or absence of the optical wavefront modulation element (phase modulation element), the spot image according to the presence or absence of the inflection point of the phase shape in FIGS. 8 to 12 in the optical system.

図8は、光波面変調素子(位相変調素子)を持たない一般的な光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 Figure 8 is a diagram illustrating a defocusing change in general optical system spot images having no optical wavefront modulation element (phase modulation element).
この光学系は、光波面変調素子(位相変調素子)を持たないため物体距離に応じてスポット像が大きく変化する。 The optical system, the spot image varies greatly depending on the object distance for no optical wavefront modulation element (phase modulation element).

図9は、位相形状で変曲点を持たない光波面変調素子(位相変調素子)を備えた光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 Figure 9 is a diagram illustrating a defocusing change in spot images of the optical system with wavefront modulation element having no inflection point in the phase shape (phase modulation element).
この光学系においては、光波面変調素子(位相変調素子)の作用で物体距離に応じたスポット像の変化は小さい。 In this optical system, the change of the spot images corresponding to the object distance by the action of the optical wavefront modulation element (phase modulation element) is small. しかしながら、変曲点を持たない位相形状であるためスポット像が大きい。 However, it has a large spot image phase shape having no inflection point.

図10は、位相形状で変曲点を持った光波面変調素子(位相変調素子)を備えた光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 Figure 10 is a diagram illustrating a defocusing change in spot images of the optical system with optical wavefront modulation element having an inflection point in the phase shape (phase modulation element).
この光学系においては、光波面変調素子(位相変調素子)の作用で物体距離に応じたスポット像の変化は小さい。 In this optical system, the change of the spot images corresponding to the object distance by the action of the optical wavefront modulation element (phase modulation element) is small. また、変曲点を持った位相形状であるためスポット像が小さい。 Moreover, it since the spot image is small phase shape with an inflection point.

図11は、光波面変調素子(位相変調素子)の焦点距離が小さい光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 Figure 11 is a diagram illustrating a defocusing change in the focal distance is smaller optical system of the spot image of the optical wavefront modulation element (phase modulation element).
この光学系においては、光波面変調素子(位相変調素子)の焦点距離が小さいため、画面中心と周辺でスポット像の大きさの差が大きい。 In this optical system, the focal length of the optical wavefront modulation element (phase modulation element) is small, the difference in size of the spot images is large screen center and periphery.

図12は、光波面変調素子(位相変調素子)の焦点距離が大きい光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 Figure 12 is a diagram illustrating a defocusing change in the focal length is larger optical system of the spot image of the optical wavefront modulation element (phase modulation element).
この光学系においては、光波面変調素子(位相変調素子)の焦点距離が大きいため、画面中心と周辺でスポット像の大きさの差が小さい。 In this optical system, the focal length of the optical wavefront modulation element (phase modulation element) is large, the difference in size of the spot images is small in the screen center and the periphery.
なお、本実施例の光波面変調素子(位相変調素子)の焦点距離とは、光波面変調面または光波面変調面を有するレンズの焦点距離を意味するものとする。 Incidentally, the focal length of the optical wavefront modulation element of the present embodiment (phase modulation element) is intended to mean the focal length of the lens having the optical wavefront modulation surface or wavefront modulation surface.

以上、本実施形態に係る光学系の特徴的な構成、機能、効果について説明した。 Above, a characteristic part of the structure of the optical system according to the present embodiment, the mentioned functions, and effects for.
以下に、撮像素子、画像処理部等の他の構成部分の構成、機能について説明する。 Hereinafter, an imaging device, configuration of the other components of the image processor, and the like, functions will be described.

撮像素子220は、例えば、図4に示すように、第5レンズ216側から、ガラス製の平行平面板(カバーガラス)221と、CCDあるいはCMOSセンサ等からなる撮像素子の撮像面222が順に配置されている。 Image sensor 220 is, for example, as shown in FIG. 4, disposed from the fifth lens 216 side, a glass plane-parallel plate (cover glass) 221, imaging surface 222 of the image pickup device composed of CCD or CMOS sensor or the like in order It is.
撮像光学系210Aを介した被写体OBJからの光が、撮像素子220の撮像面222上に結像される。 Light from an object OBJ through the imaging optical system 210A is imaged on the imaging plane 222 of the imaging device 220.
なお、撮像素子220で撮像される被写体分散像は、光波面変調面213aにより撮像素子220上ではピントが合わず、深度の深い光束とボケ部分が形成された像である。 Incidentally, the subject variance image captured by the image sensor 220 is not out of focus is on the imaging element 220 by the optical wavefront modulation surface 213a, and the image is deep light beam and blurred portion of the depth were formed.
そして、本実施形態においては、画像処理装置240にてフィルタ処理を加えることにより物体間の距離の解像を補完することができるように構成されている。 Then, in the present embodiment is configured to be able to complement the resolution of the distance between objects by adding filter processed by the image processing apparatus 240.
この光学系210Aについては、後でさらに詳述する。 This optical system 210A is described in further detail below.

そして、図3に示すように撮像素子220は、光学系210で取り込んだ像が結像され、結像1次画像情報を電気信号の1次画像信号FIMとして、アナログフロントエンド部230を介して画像処理装置240に出力するCCDやCMOSセンサからなる。 Then, the image pickup device 220 as shown in FIG. 3, an image captured by the optical system 210 is imaged, the imaging primary image information as the primary image signal FIM of an electric signal via the analog front end unit 230 a CCD or CMOS sensor for outputting to the image processing apparatus 240.
図3においては、撮像素子220を一例としてCCDとして記載している。 In FIG 3, it is described as a CCD image sensor 220 as an example.

アナログフロントエンド部230は、タイミングジェネレータ231、アナログ/デジタル(A/D)コンバータ232と、を有する。 The analog front end unit 230 has a timing generator 231, an analog / digital (A / D) converter 232, a.
タイミングジェネレータ231では、撮像素子220のCCDの駆動タイミングを生成しており、A/Dコンバータ232は、CCDから入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、画像処理装置240に出力する。 The timing generator 231, which generates a drive timing of the CCD of the image pickup element 220, A / D converter 232 converts an analog signal input from the CCD to a digital signal, and outputs to the image processing apparatus 240.

信号処理部の一部を構成する画像処理装置(二次元コンボリューション手段)240は、前段のAFE230からくる撮像画像のデジタル信号を入力し、二次元のコンボリューション処理を施し、後段のカメラ信号処理部(DSP)250に渡す。 The image processing apparatus (two-dimensional convolution means) 240 configuring a part of the signal processing unit receives the digital signal of the captured image coming from the preceding AFE 230, subjected to convolution processing of two-dimensional, subsequent camera signal processing part (DSP) passes to 250.
画像処理装置240、制御装置290の露出情報に応じて、光学的伝達関数(OTF)に対してフィルタ処理を行う。 The image processing apparatus 240, in accordance with the exposure information of the control unit 290 performs a filtering process on the optical transfer function (OTF). なお、露出情報として絞り情報を含む。 Incidentally, including information aperture as exposure information.
画像処理装置240は、撮像素子220による複数の画像に対して、光学的伝達関数(OTF)のレスポンスを向上させ、物体距離に応じた光学的伝達関数(OTF)の変化をなくすようにフィルタ処理(たとえばコンボリューションフィルタ処理)を行う機能を有し、複数の物体距離に依存しながらも、深い被写界深度を得る。 The image processing apparatus 240, for a plurality of images by the image pickup device 220, to improve the response of the optical transfer function (OTF), filtered to eliminate the change of the optical transfer function in accordance with the object distance (OTF) (e.g. convolution filtering) has a function of performing, while dependent on a plurality of object distance, obtaining a depth of field. また、画像処理装置240は、最初のステップでノイズ低減フィルタリングを施す機能を有する。 The image processing apparatus 240 has a function of applying noise reduction filtering in the first step.
画像処理装置240は、光学的伝達関数(OTF)に対してフィルタ処理を行いコントラストを改善する処理を施す機能を有する。 The image processing apparatus 240 has a function of performing processing for improving contrast to filter the optical transfer function (OTF).
画像処理装置240の処理については後でさらに詳述する。 It will be explained in further detail later processing of the image processing apparatus 240.

カメラ信号処理部(DSP)250は、カラー補間、ホワイトバランス、YCbCr変換処理、圧縮、ファイリング等の処理を行い、メモリ260への格納や画像モニタリング装置270への画像表示等を行う。 The camera signal processing section (DSP) 250 performs color interpolation, white balancing, YCbCr conversion processing, compression, performs processing filing or the like, and image display or the like to the storage and image monitoring device 270 to the memory 260.

制御装置290は、露出制御を行うとともに、操作部280などの操作入力を持ち、それらの入力に応じて、システム全体の動作を決定し、AFE230、画像処理装置240、DSP250、絞り213等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。 Controller 290 performs exposure control has an operation input operation unit 280, in response to those inputs, to determine the operation of the entire system, AFE 230, image processing device 240, DSP 250, controls the diaphragm 213 and the like and, those responsible for arbitrating control of the entire system.

以下、本実施形態の光学系、画像処理装置の構成および機能について具体的には説明する。 Hereinafter, the optical system of the present embodiment, the specific configuration and functions of the image processing apparatus will be described.

次に、画像処理装置240のフィルタ処理について説明する。 It will now be described filtering processing of the image processing apparatus 240.
本実施形態においては、光学系210により収束される光束を規則正しく分散する。 In the present embodiment, regularly disperse the light beams converged by the optical system 210. このように光波面変調素子を挿入することにより、撮像素子220上ではピントのどこにも合わない画像を実現する。 By thus inserting the optical wavefront modulation element, to achieve the image not focused anywhere in on the image sensor 220.
換言すれば、光学系210によって深度の深い光束(像形成の中心的役割を成す)とフレアー(ボケ部分)を形成している。 In other words, to form a flare (blurred portion) and light rays having a deep depth (playing a central role in the image formation) by the optical system 210.
前述したように、この規則的に分散した画像をデジタル処理により、光学系210を移動させずにピントの合った画像に復元する手段を波面収差制御光学系システム、あるいは深度拡張光学系システム(DEOS:Depth Expantion Optical System)といい、この処理を画像処理装置240において行う。 As described above, by digitally processing the regularly dispersed image, it means a wavefront aberration control optical systems for restoring the image in focus without moving the optical system 210 or depth extension optics system, (DEOS : Depth Expantion Optical system) and good, do this in the image processing apparatus 240.

ここで、DEOSの基本原理について説明する。 Here, a description will be given of the basic principle of DEOS.
図13に示すように、被写体の画像fがDEOS光学系Hに入ることにより、g画像が生成される。 As shown in FIG. 13, the image f of an object by entering the DEOS optical system H, g image is generated.
これは、次のような式で表される。 This is represented by the following equation.

(数2) (Number 2)
g=H*f g = H * f
ただし、*はコンボリューションを表す。 However, * 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。 From the generated image to determine the subject, the next processing is required.

(数3) (Number 3)
f=H -1 *g f = H -1 * g

ここで、Hに関するカーネルサイズと演算係数について説明する。 The following describes the kernel size and operational coefficient concerning H.
ズームポジションをZPn,ZPn−1・・・とする。 The zoom position ZPn, and ZPn-1 ···. また、それぞれのH関数をHn,Hn−1、・・・・とする。 Further, the respective H function Hn, Hn-1,..
各々のスポット像が異なるため、各々のH関数は、次のようになる。 Since each spot image is 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ルサイズ、各々の数字を演算係数とする。 Rows and / or columns kernel size difference of the matrix, each of the numbers and arithmetic coefficient.
ここで、各々のH関数はメモリに格納しておいても構わないし、PSFを物体距離の関数としておき、物体距離によって計算し、H関数を算出することによって任意の物体距離に対して最適なフィルタを作るように設定できるようにしても構わない。 Here, each of the H functions to may be stored in memory, PSF the advance as a function of object distance, calculated by the object distance, optimal for any object distance by calculating the H function it may also be set to make a filter. また、H関数を物体距離の関数として、物体距離によってH関数を直接求めても構わない。 Further, the H functions as a function of object distance, may be seeking H function directly by the object distance.

本実施形態においては、図3に示すように、光学系210からの像を撮像素子220で受像して、絞り開放時には画像処理装置240に入力させ、光学系に応じた変換係数を取得して、取得した変換係数をもって撮像素子220からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成するように構成している。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, and receiving by the image sensor 220 an image from the optical system 210, during open aperture is input to the image processing apparatus 240 acquires the transformation coefficient corresponding to the optical system , and configured to generate an image signal without dispersion than the dispersed image signal from the imaging device 220 with the obtained transform coefficients.

本実施形態においては、DEOSを採用し、高精細な画質を得ることが可能で、しかも、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることが可能となっている。 In the present embodiment employs the DEOS, it is possible to obtain a high definition image quality, moreover, can simplify the optical system, it is possible to reduce the cost.

画像処理装置240は、上述したように、撮像素子220による1次画像FIMを受けて、フィルタによるコンボリューション処理によって被写界深度を拡張する処理等を施して高精細な最終画像FNLIMを形成する。 The image processing device 240, as explained above, receives the first order image FIM from the imaging element 220, to form a high definition final image FNLIM subjected to a treatment such as to extend the depth of field by convolution process by the filter .

画像処理装置140のMTF補正処理は、たとえば図14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14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 device 140, for example, as shown by curve A in FIG. 14, 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 in FIG curve B.
図14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。 Characteristics shown in FIG. 14 in the curve 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14に示すように、光学的に得られる空間周波数に対するMTF特性曲線Aに対して、最終的に実現したいMTF特性曲線Bを達成するためには、それぞれの空間周波数に対し、図15に示すようにエッジ強調等の強弱を付け、元の画像(1次画像)に対して補正をかける。 In the present embodiment, as shown in FIG. 14, 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. as shown in FIG. 15, apply a correction to the original image (first image).
たとえば、図14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15に示すようになる。 For example, in the case of the MTF characteristic of FIG. 14, the curve of the edge enhancement with respect to the spatial frequency becomes as shown in FIG. 15.

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200は、基本的に、1次画像を形成する光学系210および撮像素子220と、1次画像を高精細な最終画像に形成する画像処理装置140からなり、光学系システムの中に、波面成形用の光学素子を新たに設けるか、またはガラス、プラスチックなどのような光学素子の面を波面成形用に成形したものを設けることにより、結像の波面を変形(変調)し、そのような波面をCCDやCMOSセンサからなる撮像素子220の撮像面(受光面)に結像させ、その結像1次画像を、画像処理装置240を通して高精細画像を得る画像形成システムである。 Thus, the imaging apparatus 200 according to the embodiment basically includes an optical system 210 and imaging element 220 forming the first order image, and an image processing device 140 forming the first order image to a high definition final image , in the optical systems, or to provide a new optical element for wavefront shaping, or glass, by providing that a surface shaped optical elements, such as plastic for wavefront shaping, the wavefront of the imaging deformed (modulation), 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 to obtain a high-resolution image through the image processing apparatus 240 an image forming system.
本実施形態では、撮像素子220による1次画像は深度が非常に深い光束条件にしている。 In this embodiment, the first order image from the imaging device 220 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240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 240.

ここで、本実施形態における撮像装置200における結像のプロセスを、波動光学的に考察する。 Here, the process of image formation in the imaging apparatus 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、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 are formed from the dense parts and sparse parts of the beam.
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、画像処理装置240でMTF値を低くしている原因のフレアー的画像を除去すれば良いのである。 Then, it can I remove flare images of causes that lower the MTF value in the image processing apparatus 240. 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16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 16 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17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 17 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18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. 18 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系よりも少なくなる。 As can be seen from the figure, when the optical system having the optical wavefront modulation element, the object is smaller than an optical system which 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.

図17に示した、位相板を持つ光学系のOTFの絶対値(MTF)はナイキスト周波数において0.1以上であることが好ましい。 Shown in FIG. 17, the absolute value of the OTF of the optical system having the phase plate (MTF) is preferably 0.1 or more at the Nyquist frequency.
なぜなら、図18に示した復元後のOTFを達成するためには復元フィルタでゲインを上げることになるが、センサのノイズも同時に上げることになる。 This is because, although would increase the gain reconstruction filter to achieve the OTF after restoration shown in FIG. 18, the noise of the sensor is also to be increased at the same time. そのため、ナイキスト周波数付近の高周波ではできるたけゲインを上げずに復元を行うことが好ましい。 Therefore, it is preferable to perform the recovery without raising the bamboo gain as possible at a high frequency near the Nyquist frequency.
通常の光学系の場合、ナイキスト周波数でのMTFが0.1以上あれば解像する。 For normal optical system, MTF at the Nyquist frequency is resolved if 0.1 or more.
したがって、復元前のMTFが0.1以上あれば復元フィルタでナイキスト周波数でのゲインを上げずに済む。 Therefore, MTF before restoration need without increasing the gain at the Nyquist frequency reconstruction filter if 0.1 or more. 復元前のMTFが0.1未満であると、復元画像がノイズの影響を大きく受けた画像になるため好ましくない。 When the MTF before the restoration is less than 0.1 is not preferable because the restored image becomes larger received images to noise.

画像処理装置240の構成および処理について説明する。 The configuration and processing of the image processing apparatus 240 will be described.

画像処理装置240は、図3に示すように、生(RAW)バッファメモリ241、二次元コンボリューション演算部242、記憶手段としてのカーネルデータ格納ROM243、およびコンボリューション制御部244を有する。 The image processing apparatus 240 includes, as shown in FIG. 3, has a raw (RAW) buffer memory 241, the two-dimensional convolution operation unit 242, the kernel data storage ROM243 and convolution control unit 244, as storage means.

コンボリューション制御部244は、コンボリューション処理のオンオフ、画面サイズ、カーネルデータの入れ替え等の制御を行い、制御装置290により制御される。 The convolution control unit 244, off of the convolution processing, screen size, and controls the replacement or the like of the kernel data is controlled by the controller 290.

また、カーネルデータ格納ROM243には、図19、図20、または図21に示すように予め用意されたそれぞれの光学系の点像強度分布(PSF)により算出されたコンボリューション用のカーネルデータが格納されており、制御装置290によって露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部244を通じてカーネルデータを選択制御する。 Further, the kernel data storage ROM 243, 19, 20 or kernel data for convolution calculated is stored by point spread of each optical system prepared in advance as shown in FIG. 21 (PSF), are, acquires the exposure information determined at the time of setting the exposure by the control device 290, selects and controls the kernel data through the convolution control unit 244.
なお、露出情報には、絞り情報が含まれる。 Incidentally, the exposure information includes aperture information.

図19の例では、カーネルデータAは光学倍率(×1.5)、カーネルデータBは光学倍率(×5)、カーネルデータCは光学倍率(×10)に対応したデータとなっている。 In the example of FIG. 19, the kernel data A to an optical magnification (× 1.5), the kernel data B to an optical magnification (× 5), the kernel data C becomes data corresponding to an optical magnification (× 10).

また、図20の例では、カーネルデータAは絞り情報としてのFナンバ(2.8)、カーネルデータBはFナンバ(4)に対応したデータとなっている。 Further, in the example of FIG. 20, F number (2.8) as the aperture information kernel data A, the kernel data B has a data corresponding to an F number (4).

また、図21の例では、カーネルデータAは物体距離情報が100mm、カーネルデータBは物体距離が500mm、カーネルデータCは物体距離が4mに対応したデータとなっている。 In the example of FIG. 21, the object distance information is the kernel data A is 100 mm, the kernel data B is the object distance 500 mm, the kernel data C has a data object distance corresponding to 4m.

図22は、制御装置290の露出情報(絞り情報を含む)により切り替え処理のフローチャートである。 Figure 22 is a flowchart of a switching process by the exposure information of the control unit 290 (including a stop information).
まず、露出情報(RP)が検出されコンボリューション制御部244に供給される(ST101)。 First, the exposure information (RP) is supplied to the convolution control unit 244 is detected (ST 101).
コンボリューション制御部244においては、露出情報RPから、カーネルサイズ、数値演係数がレジスタにセットされる(ST102)。 In the convolution control unit 244, from the exposure information RP, the kernel size, numerical 演係 number is set in the register (ST 102).
そして、撮像素子220で撮像され、AFE230を介して二次元コンボリューション演算部242に入力された画像データに対して、レジスタに格納されたデータに基づいてコンボリューション演算が行われ、演算され変換されたデータがカメラ信号処理部250に転送される(ST103)。 Then, by the image pickup device 220, the image data input to the two-dimensional convolution operation unit 242 via the AFE 230, convolution operation based on the data stored in the register, are calculated conversion data is transferred to the camera signal processing section 250 (ST 103).

以下に画像処理装置240の信号処理部とカーネルデータ格納ROMについてさらに具体的な例について説明する。 Further explaining a specific example the signal processing unit of the image processing apparatus 240 and the kernel data storage ROM below.

図23は、信号処理部とカーネルデータ格納ROMについての第1の構成例を示す図である。 Figure 23 is a diagram showing a first example of the configuration of a signal processing unit and kernel data storage ROM. なお、簡単化のためにAFE等は省略している。 Incidentally, AFE etc. for simplicity is omitted.
図23の例は露出情報に応じたフィルタカーネルを予め用意した場合のブロック図である。 Example of FIG. 23 is a block diagram when providing a filter kernel in advance in accordance with the exposure information.

画像処理装置240が露出情報検出部253から露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部244を通じてカーネルデータを選択制御する。 It acquires exposure information image processing apparatus 240 is determined at the time of setting the exposure from the exposure information detection unit 253, selects and controls the kernel data through the convolution control unit 244. 二次元コンボリューション演算部242においては、カーネルデータを用いてコンボリューション処理を施す。 In the two-dimensional convolution operation unit 242 applies the convolution processing by using the kernel data.

図24は、信号処理部とカーネルデータ格納ROMについての第2の構成例を示す図である。 Figure 24 is a diagram showing a second example of the configuration of a signal processing unit and kernel data storage ROM. なお、簡単化のためにAFE等は省略している。 Incidentally, AFE etc. for simplicity is omitted.
図24の例は、画像処理装置240の最初にノイズ低減フィルタ処理のステップを有し、フィルタカーネルデータとして露出情報に応じたノイズ低減フィルタ処理ST1を予め用意した場合のブロック図である。 Example of FIG. 24 has a step of first noise reduction filter processing of the image processing apparatus 240 is a block diagram when providing a noise reduction filtering ST1 in accordance with the exposure information in advance as the filter kernel data.

露出設定時に決まる露出情報を露出情報検出部253より取得し、コンボリューション制御部244を通じてカーネルデータを選択制御する。 The exposure information determined when the exposure settings obtained from the exposure information detection unit 253, selects and controls the kernel data through the convolution control unit 244.
二次元コンボリューション演算部242においては、前記ノイズ低減フィルタ処理1ST1を施した後、カラーコンバージョン処理ST2によって色空間を変換、その後カーネルデータを用いてコンボリューション処理(OTF復元フィルタ処理)ST3を施す。 In the two-dimensional convolution operation unit 242, after being subjected to the noise reduction filtering 1ST1, it converts the color space by the color conversion processing ST2, applies the convolution processing (OTF restoration filter processing) ST3 using the subsequent kernels data.
再度ノイズ低減フィルタ処理2ST4を行い、カラーコンバージョン処理ST5によって元の色空間に戻す。 It performs noise reduction filtering 2ST4 again, back to the original color space by the color conversion processing ST5. カラーコンバージョン処理は、たとえばYCbCr変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。 Color conversion processing, for example YCbCr conversion can be mentioned, but other conversion may be employed as well.
なお、再度のノイズ処理ST4は省略することも可能である。 Incidentally, the noise processing ST4 again may be omitted.

図25は、信号処理部とカーネルデータ格納ROMについての第3の構成例を示す図である。 Figure 25 is a diagram showing a third example of the configuration of a signal processing unit and kernel data storage ROM. なお、簡単化のためにAFE等は省略している。 Incidentally, AFE etc. for simplicity is omitted.
図25の例は、露出情報に応じたOTF復元フィルタを予め用意した場合のブロック図である。 Example of FIG. 25 is a block diagram when prepared OTF restoration filter in advance in accordance with the exposure information.

露出設定時に決まる露出情報を露出情報検出部253より取得し、コンボリューション制御部244を通じてカーネルデータを選択制御する。 The exposure information determined when the exposure settings obtained from the exposure information detection unit 253, selects and controls the kernel data through the convolution control unit 244.
二次元コンボリューション演算部242は、ノイズ低減フィルタ処理1ST11、カラーコンバージョン処理ST12の後に、前記OTF復元フィルタを用いてコンボリューション処理ST13を施す。 Two-dimensional convolution operation unit 242, the noise reduction filtering 1ST11, after the color conversion processing ST12, applies the convolution processing ST13 by using the OTF restoration filter.
再度ノイズ低減フィルタ処理2ST14を行い、カラーコンバージョン処理ST15によって元の色空間に戻す。 It performs noise reduction filtering 2ST14 again, back to the original color space by the color conversion processing ST15. カラーコンバージョン処理は、たとえばYCbCr変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。 Color conversion processing, for example YCbCr conversion can be mentioned, but other conversion may be employed as well.
なお、ノイズ低減フィルタ処理ST11、ST14は、いずれか一方のみでもよい。 Incidentally, the noise reduction filter processing ST11, ST14 may be only one.

図26は、信号処理部とカーネルデータ格納ROMについての第4の構成例を示す図である。 Figure 26 is a diagram showing a fourth example of the configuration of the signal processing unit and kernel data storage ROM. なお、簡単化のためにAFE等は省略している。 Incidentally, AFE etc. for simplicity is omitted.
図26の例は、ノイズ低減フィルタ処理のステップを有し、フィルタカーネルデータとして露出情報に応じたノイズ低減フィルタを予め用意した場合のブロック図である。 Example of FIG. 26 has a step of noise reduction filtering is a block diagram when providing a noise reduction filter in accordance with the exposure information in advance as the filter kernel data.
なお、再度のノイズ処理ST4は省略することも可能である。 Incidentally, the noise processing ST4 again may be omitted.
露出設定時に決まる露出情報を露出情報検出部253より取得し、コンボリューション制御部244を通じてカーネルデータを選択制御する。 The exposure information determined when the exposure settings obtained from the exposure information detection unit 253, selects and controls the kernel data through the convolution control unit 244.
二次元コンボリューション演算部242においては、ノイズ低減フィルタ処理1ST21を施した後、カラーコンバージョン処理ST22によって色空間を変換、その後カーネルデータを用いてコンボリューション処理ST23を施す。 In the two-dimensional convolution operation unit 242, after performing noise reduction filtering 1ST21, it converts the color space by the color conversion processing ST22, applies the convolution processing ST23 by using the subsequent kernels data.
再度、露出情報に応じたノイズ低減フィルタ処理2ST24を行い、カラーコンバージョン処理ST25によって元の色空間に戻す。 Again, it performs noise reduction filtering 2ST24 in accordance with the exposure information, back to the original color space by the color conversion processing ST25. カラーコンバージョン処理は、たとえばYCbCr変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。 Color conversion processing, for example YCbCr conversion can be mentioned, but other conversion may be employed as well.
なお、ノイズ低減フィルタ処理ST21は省略することも可能である。 Incidentally, the noise reduction filter processing ST21 is also possible to omit.

以上は露出情報のみに応じて二次元コンボリューション演算部242においてフィルタ処理を行う例を説明したが、たとえば被写体距離情報、ズーム情報、あるいは撮影モード情報と露出情報とを組み合わせることにより適した演算係数の抽出、あるいは演算を行うことが可能となる。 Calculating coefficients suitable by has been described an example of performing filter processing in the two-dimensional convolution operation unit 242 in accordance with only the exposure information to be combined, for example, object distance information, zoom information, or the photographing mode information and exposure information more it is possible to perform the extraction, or the operation.

図27は、被写体距離情報と露出情報とを組み合わせる画像処理装置の構成例を示す図である。 Figure 27 is a diagram showing the arrangement of an image processing apparatus combining object distance information and exposure information.

撮像装置200Aは、図27に示すように、コンボリューション装置401、カーネル・数値演算係数格納レジスタ402、および画像処理演算プロセッサ403を有する。 Imaging apparatus 200A, as shown in FIG. 27, has a convolution device 401, kernel numerical operational coefficient storage register 402 and the image processing operation unit 403.

この撮像装置200Aにおいては、物体概略距離情報検出装置500から読み出した被写体の物体距離の概略距離に関する情報および露出情報を得た画像処理演算プロセッサ403では、その物体離位置に対して適正な演算で用いる、カーネルサイズやその演算係数をカーネル、数値算係数格納レジスタ402に格納し、その値を用いて演算するコンボリューション装置401にて適正な演算を行い、画像を復元する。 In the imaging apparatus 200A, the image processing operation unit 403 to obtain information and exposure information regarding approximate distance of an object distance of an object read out from an object approximate distance information detection device 500, in suitable operation for the object away position used to store the kernel size and its operational coefficients kernel, the numerical calculation coefficient storage register 402, it performs a suitable operation at the convolution device 401 for calculating using the value, to restore the image.
本例においては、主被写体までの距離を、距離検出センサを含む物体概略距離情報検出装置500により検出し、検出した距離に応じて異なる画像補正の処理を行うことにように構成されている。 In this example, the distance to the main subject, detected by the object approximate distance information detection device 500 including a distance detection sensor, and is configured to performs the processing of different image corrected according to the distance detected.

上記の画像処理はコンボリューション演算により行うが、これを実現するには、たとえばコンボリューション演算の演算係数を共通で1種類記憶しておき、焦点距離に応じて補正係数を予め記憶しておき、この補正係数を用いて演算係数を補正し、補正した演算係数で適正なコンボリューション演算を行う構成をとることができる。 The above image processing is carried out by a convolution operation. To accomplish 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, it is possible to configure to perform suitable convolution operation by the corrected operational coefficient.
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.

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。 In accordance with the focal length, is stored in advance the operational coefficient itself of the kernel size and convolution, configured to perform convolution kernel size and operational coefficient these stores, stores in advance a calculation coefficient corresponding to the focal length as a function ; then, 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.

図27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。 When linked with the configuration of FIG. 27 can be structured as follows.

変換係数記憶手段としてのレジスタ402に被写体距離に応じて少なくとも位相板に相当する樹脂レンズに起因する収差に対応した変換係数を少なくとも2以上予め記憶する。 Storing in advance at least two conversion coefficients corresponding to the aberration due to the resin lens which corresponds to at least the phase plate according to the object distance in the register 402 as a transform coefficient storing means. 画像処理演算プロセッサ403が、被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置500により生成された情報に基づき、レジスタ402から被写体までの距離に応じた変換係数を選択する係数選択手段として機能する。 Image processing operation unit 403 functions as a coefficient selecting means for selecting the transform coefficients in accordance with distances based on the information generated by the object approximate distance information detection device 500 as the object distance information generating means, from the register 402 to the subject .
そして、変換手段としてのコンボリューション装置401が、係数選択手段としての画像処理演算プロセッサ403で選択された変換係数によって、画像信号の変換を行う。 Then, the convolution device 401 serving as a conversion means, the conversion coefficient selected at the image processing operation unit 403 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403が、被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置500により生成された情報に基づき変換係数を演算し、レジスタ402に格納する。 Or, as described above, the image processing operation unit 403 as a transform coefficient calculating means calculates the conversion factor based on the information generated by the object approximate distance information detection device 500 as the object distance information generating means, the register 402 Store.
そして、変換手段としてのコンボリューション装置401が、変換係数演算手段としての画像処理演算プロセッサ403で得られレジスタ402に格納された変換係数によって、画像信号の変換を行う。 Then, the convolution device 401 serving as a conversion means, the conversion coefficient stored in the register 402 obtained by the image processing operation unit 403 as a transform coefficient operation means performs conversion of image signals.

または、補正値記憶手段としてのレジスタ402にズーム光学系210のズーム位置またはズーム量に応じた少なくとも1以上の補正値を予め記憶する。 Or 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 402 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.
そして、被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置500により生成された距離情報に基づき、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ403が、補正値記憶手段としてのレジスタ402から被写体までの距離に応じた補正値を選択する。 Then, based on the distance information generated by the object approximate distance information detection device 500 as the object distance information generating means, the image processing operation unit 403 as a correction value selecting means, from the register 402 as the correction value storing means to the subject selecting a correction value corresponding to the distance.
変換手段としてのコンボリューション装置401が、第2変換係数記憶手段としてのレジスタ402から得られた変換係数と、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ403により選択された補正値とに基づいて画像信号の変換を行う。 Convolution device 401 serving as the converting means, the image based on the conversion coefficient obtained from the register 402 as the second conversion coefficient storing means, and the correction value selected by the image processing operation unit 403 as a correction value selecting means carry out the conversion of the signal.

以上説明したように、本実施形態によれば、1次画像を形成する光学系210および撮像素子220と、1次画像を高精細な最終画像に形成する画像処理装置240とを含み、光学系210は、光波面変調素子の変調面が光軸に対して回転対称な形状であり、かつ位相形状が中心部から周辺部にかけて少なくとも1つの変曲点を持つように形成されていることから、以下の効果を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment includes an optical system 210 and imaging element 220 forming the first order image and the image processing apparatus 240 for forming the first order image to a high definition final image, the optical system 210, since the modulation surface of the optical wavefront modulation element is a rotationally symmetrical shape with respect to the optical axis, and the phase shape is formed to have at least one inflection point toward the periphery from the center, it is possible to obtain the following effects.
光波面変調面(位相変調面)を光軸に対して回転対称な形状とし、光波面変調素子(位相変調素子)を持たない一般的な光学系よりも球面収差を大きく発生させることにより、光波面変調素子(位相変調素子)を持たない一般的な光学系よりも物体距離に応じたOTFの変化を小さくすることが可能となる。 Optical wavefront modulation surface (phase modulation surface) is rotationally symmetrical shape with respect to the optical axis, by largely generate spherical aberration than typical optical system having no optical wavefront modulation element (phase modulation element), the light wave possible to reduce the change of the OTF in accordance with the object distance than typical optical system without a surface modulation element (phase modulation element) and a.

また、中央部分から周辺部分にかけて、位相形状が少なくとも一つの変曲点を持った形状として形成することにより、物体距離に応じたOTFの変化を小さくする作用を持ちつつ、スポット像を小さくすることが可能となる。 Further, to the periphery portion from the central portion, by the phase shape formed as a shape having at least one inflection point, while maintaining the effect of reducing the change of the OTF in accordance with the object distance, to reduce the spot image it is possible.
また、本実施形態においては、光波面変調素子(位相変調素子)の光波面変調面(位相変調面)におけるパワーを光学系210の全体のパワーよりも弱くする、あるいは、光波面変調面(位相変調面)を備えた焦点距離が、光学系全体の焦点距離に対して大きくすることにより、これにより、画像の中心部から周辺部にかけて均一なOTFとすることが可能となる。 In the present embodiment, is weaker than the overall power of the optical system 210 the power in the optical wavefront modulation surface (phase modulation surface) of the optical wavefront modulation element (phase modulation element), or the optical wavefront modulation surface (phase focal length with a modulation surface), by increasing with respect to the focal length of the entire optical system, which makes it possible to uniform OTF toward the periphery from the center of the image.
そして、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができることはもとより、適切な画質の、ノイズの影響が小さい良好な復元画像を得ることが可能なことはもとより、製造が容易で、取り付け精度を必要とせず、反射の影響も抑止でき、画像の方向によりコントラストが異なることがない撮像装置を実現することができる。 Then, can simplify the optical system, not only do we can reduce the cost, suitable quality, well capable influence of noise to obtain a small good restored image, easy to manufacture, mounting precision the not required, the effect of reflections can be suppressed, by the direction of the image it is possible to realize an imaging device never contrast different.

また、コンボリューション演算時に用いるカーネルサイズやその数値演算で用いられる係数を可変とし、図3に示す操作部280等の入力により知り、適性となるカーネルサイズや上述した係数を対応させることにより、倍率やディフォーカス範囲を気にすることなくレンズ設計ができ、かつ精度の高いコンボリュ−ションによる画像復元が可能となる利点がある。 Further, the coefficients used by the kernel size and the numerical calculation used at the time of convolution operation as a variable, to know an input such as the operation unit 280 shown in FIG. 3, by matching the kernel size and the above-mentioned coefficients to be proper, the magnification and a defocus range can lens design without concern, and accurate convolutional - there is an image restoration becomes possible by Deployment advantages.
また、難度が高く、高価でかつ大型化した光学レンズを必要とせずに、かつ、レンズを駆動させること無く、自然な画像を得ることができる利点がある。 Further, difficulty is high, without the need for expensive and large-sized optical lens, and, without driving the lens, there is an advantage that it is possible to obtain a natural image.
そして、本実施形態に係る撮像装置200は、デジタルカメラやカムコーダー等の民生機器の小型、軽量、コストを考慮されたDEOSの光学システムに使用することが可能である。 Then, the imaging apparatus 200 according to this embodiment, it is possible to use small-sized consumer apparatus, such as a digital camera or a camcorder, a lightweight, the DEOS optical system that is cost considerations.
また、光学系210の構成を簡単化でき、製造が容易となり、コスト低減を図ることができる。 In addition, it simplifies the configuration of the optical system 210, 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なくとも、エリアジングの現象の発生を避けることができ、高精細な画質を得ることができる。 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 image quality.

また、図19、図20、および図21のカーネルデータ格納ROMに関しても、光学倍率、Fナンバやそれぞれのカーネルのサイズ、物体距離の値に対して用いられるものとは限らない。 Further, 19, 20, and the kernel data storage ROM of FIG. 21, not necessarily optical magnification, F number, size of each kernel, and those used for values ​​of the object distance. また用意するカーネルデータの数についても3個とは限らない。 Also it is not limited to three also for the number of kernel data to be prepared.

本発明の実施形態に係る情報コード読取装置の一例を示す外観図である。 Is an external view showing an example of an information code reading device according to an embodiment of the present invention. 情報コードを例を示す図である。 The information code is a diagram illustrating an example. 図1の情報コード読取装置に適用される撮像装置の構成例を示すブロックである。 It is a block diagram showing a configuration example of an imaging device applied to the information code reading device of FIG. 本実施形態に係る光学系を形成する撮像レンズユニットの基本構成例を示す図であって、本実施形態に係る光学系においてレンズ全体での光波面変調素子(位相変調素子)と絞りに隣接した面での光波面変調を実現する構成例を示す図である。 A diagram showing a basic configuration example of an imaging lens unit for forming an optical system according to this embodiment, adjacent to the aperture and optical wavefront modulation element of the entire lens in the optical system according to the present embodiment (phase modulation element) it is a diagram illustrating a configuration example for realizing the optical wavefront modulation in terms. 各光学系の光波面変調面(位相変調面)の位相形状を示す図である。 Is a diagram showing the phase shape of the wavefront modulation surface of each optical system (phase modulation surface). 位相形状について説明するための図である。 It is a diagram for explaining the phase shapes. 図5および図6の縦軸について説明するための図である。 It is a diagram for explaining the vertical axis of FIGS. 光波面変調素子(位相変調素子)を持たない一般的な光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 It is a diagram illustrating a defocusing change in spot images of a general optical system having no optical wavefront modulation element (phase modulation element). 変曲点を持たない光波面変調素子(位相変調素子)を備えた光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 It is a diagram illustrating a defocusing change in spot images of the optical system with no inflection point optical wavefront modulation element (phase modulation element). 変曲点を持った光波面変調素子(位相変調素子)を備えた光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 Is a diagram illustrating a defocusing change in spot images of the optical system with inflection point has been optical wavefront modulation element (phase modulation element). 光波面変調素子(位相変調素子)の焦点距離が小さい光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 Is a diagram illustrating a defocusing change in spot images of the focal distance is smaller optical system of optical wavefront modulation element (phase modulation element). 光波面変調素子(位相変調素子)の焦点距離が大きい光学系のスポット像のディフォーカス変化を示す図である。 Is a diagram illustrating a defocusing change in spot images of the focal distance is greater optical system of optical wavefront modulation element (phase modulation element). DEOSの原理を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the principle of the DEOS. 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. カーネルデータROMの格納データの一例(光学倍率)を示す図である。 Is a diagram illustrating an example (optical magnification) of the storage data of the kernel data ROM. カーネルデータROMの格納データの他例(Fナンバ)を示す図である。 It is a view showing another example of storage data of the kernel data ROM (F number). カーネルデータROMの格納データの他例(Fナンバ)を示す図である。 It is a view showing another example of storage data of the kernel data ROM (F number). 露出制御装置の光学系設定処理の概要を示すフローチャートである。 It is a flowchart showing an outline of an optical system setting processing of the exposure control device. 信号処理部とカーネルデータ格納ROMについての第1の構成例を示す図である。 It is a diagram illustrating a first example of the configuration of a signal processing unit and kernel data storage ROM. 信号処理部とカーネルデータ格納ROMについての第2の構成例を示す図である。 It is a diagram illustrating a second example of the configuration of a signal processing unit and kernel data storage ROM. 信号処理部とカーネルデータ格納ROMについての第3の構成例を示す図である。 It is a diagram illustrating a third example of the configuration of a signal processing unit and kernel data storage ROM. 信号処理部とカーネルデータ格納ROMについての第4の構成例を示す図である。 It is a diagram showing a fourth example of the configuration of the signal processing unit and kernel data storage ROM. 被写体距離情報と露出情報とを組み合わせる画像処理装置の構成例を示す図である。 It is a diagram showing the arrangement of an image processing apparatus combining object distance information and exposure information. 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28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. 28, (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

200・・・撮像装置、210・・・光学系、211・・・第1レンズ、212・・・第2レンズ、213・・・絞り、214・・・第3レンズ、215・・・第4レンズ、220・・・撮像素子、230・・・アナログフロントエンド部(AFE)、240・・・画像処理装置、250・・・カメラ信号処理部、280・・・操作部、290・・・制御装置、242・・・二次元コンボリューション演算部、243・・・カーネルデータROM、244・・・コンボリューション制御部。 200 ... imaging device, 210 ... optical system, 211 ... first lens, 212 ... second lens, aperture 213 ..., 214 ... third lens, 215 ... fourth lens, 220 ... imaging element, 230 ... analog front end (AFE), 240 ... image processing apparatus, 250 ... camera signal processing unit, 280 ... operating unit, 290 ... control device, 242 ... two-dimensional convolution operation unit, 243 ... kernel data ROM, 244 ... convolution control unit.

Claims (4)

  1. レンズと光波面変調素子を含む光学系と、 An optical system including a lens and the optical wavefront modulation element,
    前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、 Have, an imaging device that captures a subject image that has passed through the optical system,
    前記光学系は、 Wherein the optical system,
    前記光波面変調素子の変調面が光軸に対して回転対称な形状であり、かつ位相形状が中心部から周辺部にかけて少なくとも1つの変曲点を持つように形成されている 撮像装置。 The modulation surface of the optical wavefront modulation element is a rotationally symmetrical shape with respect to the optical axis, and the phase shape formed by that the imaging apparatus to have at least one inflection point toward the periphery from the center.
  2. 前記光波面変調素子は、前記変調面におけるパワーが前記光学系全体のパワーよりも弱い 請求項1記載の撮像装置。 The optical wavefront modulation element, the image pickup apparatus of a weak claim 1 than power the power of the whole optical system in the modulation surface.
  3. 前記変調面を備えたレンズのパワーが、光学系全体のパワーよりも弱い 請求項1記載の撮像装置。 Power of the lens with the modulation plane, the imaging apparatus of a weak claim 1 than the power of the entire optical system.
  4. 前記光波面変調素子により、被写体分散画像が形成され、 By the optical wavefront modulation element, subject variance image is formed,
    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画像処理部を有する 請求項1〜3のいずれか一に記載の撮像装置。 Imaging device according to any one of claims 1 to 3 having an image processing unit that generates an image signal without dispersion than subject the dispersed image signal from the imaging device.
JP2007170907A 2007-06-28 2007-06-28 Imaging apparatus Pending JP2009008935A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007170907A JP2009008935A (en) 2007-06-28 2007-06-28 Imaging apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007170907A JP2009008935A (en) 2007-06-28 2007-06-28 Imaging apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009008935A true JP2009008935A (en) 2009-01-15

Family

ID=40324062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007170907A Pending JP2009008935A (en) 2007-06-28 2007-06-28 Imaging apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009008935A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011008045A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Olympus Corp Imaging device and imaging system
US8810674B2 (en) 2011-03-16 2014-08-19 Olympus Imaging Corp. Optical apparatus, imaging apparatus and imaging system having a substantially constant MTF or MTF shape

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003235794A (en) * 2002-02-21 2003-08-26 Olympus Optical Co Ltd Electronic endoscopic system
WO2007013621A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Kyocera Corporation Imaging device and image processing method
JP2007147830A (en) * 2005-11-25 2007-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Super wide-angle lens and recognition device mounted with same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003235794A (en) * 2002-02-21 2003-08-26 Olympus Optical Co Ltd Electronic endoscopic system
WO2007013621A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Kyocera Corporation Imaging device and image processing method
JP2007147830A (en) * 2005-11-25 2007-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Super wide-angle lens and recognition device mounted with same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011008045A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Olympus Corp Imaging device and imaging system
US8810674B2 (en) 2011-03-16 2014-08-19 Olympus Imaging Corp. Optical apparatus, imaging apparatus and imaging system having a substantially constant MTF or MTF shape

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101964866B (en) Computation and image pickup type digital camera
US9185291B1 (en) Dual aperture zoom digital camera
CN101859016B (en) Wide-angle lens and image pickup apparatus
JP5188651B2 (en) Image processing apparatus, and an imaging apparatus using the same
JP5284537B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, image processing program, and an imaging apparatus using the same
US7916194B2 (en) Image pickup apparatus
JP5409589B2 (en) Image processing method, image processing program, an image processing device and an imaging apparatus
JP6168794B2 (en) Information processing method and apparatus, program.
US20070268376A1 (en) Imaging Apparatus and Imaging Method
CN101076085B (en) Method and apparatus for image capturing and electronic apparatus using the same
JP5546229B2 (en) Image processing method, image processing apparatus, an imaging apparatus and an image processing program
US7885489B2 (en) Image pickup apparatus and method and apparatus for manufacturing the same
JP4777177B2 (en) An imaging apparatus and an imaging method
US8391637B2 (en) Image processing device and image processing method
CN101911671A (en) Imaging device and optical axis control method
US8482637B2 (en) Imaging device and imaging method having zoom optical system including a light wavefront modulation element
KR101219412B1 (en) Image processing method, image processing apparatus, and image pickup apparatus
JP2012521673A (en) Dual sensor camera
JP5487722B2 (en) Correcting method shake the imaging apparatus
JP5241700B2 (en) Imaging device quality is improved
US7944490B2 (en) Image pickup apparatus and method and apparatus for manufacturing the same
JP5868076B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
FR2842976A1 (en) Apparatus and method for providing a digital zoom of improved resolution in a portable electronic imaging device
JP2011123589A5 (en)
JP5441652B2 (en) Image processing method, image processing apparatus, an imaging apparatus and an image processing program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20100513

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20121016

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130305