(57)【要約】【課題】情報読取用撮像装置において、画像処理の処理時間を短縮し、画像に対して所望のフィルタ処理を施すことである。【解決手段】イメージセンサ２７の位置Ｚを、Ｚ軸方向の初期位置Ａ（結像位置）に移動させる（図１２、Ｓ１１）。位置Ａで露光を行い、タイマで計測される露光時間がｔａに達したか否かを判定する（Ｓ１４）。露光時間がｔａに達したときには、イメージセンサ２７を位置Ｂに移動させる（Ｓ１５）。その位置で露光を行い、合計露光時間がｔａ+ｔｂに達したか否かを判定する（Ｓ１６）。合計露光時間ｔがｔａ+ｔｂに達したときには、イメージセンサ２７を位置Ｃに移動させ、その位置で露光を行う。これにより、イメージセンサ２７の出力分布を所望のローパスフィルタ特性にすることができる。【選択図】図１２
2010087850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象物からの光を結像するレンズと、
前記レンズにより結像される光を受光するイメージセンサと、
１回の露光時間の内で、前記イメージセンサの各画素の受光光量がローパスフィルタ特性となるように、前記イメージセンサの位置を変化させる駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部とを備える情報読取用撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記駆動部により前記イメージセンサを前記レンズの光軸方向に移動させ、前記レンズの結像位置の手前側または奥側の複数の位置において、それぞれ露光時間を制御して、所望のローパスフィルタ特性を得る請求項１記載の情報読取用撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記駆動部により前記イメージセンサを前記レンズの光軸と直交するＸＹ平面内を移動させ、前記イメージセンサの注目画素の受光光量が最大となり、前記注目画素の周囲の画素の受光光量が徐々に小さくなるように、前記イメージセンサの位置とそれぞれの位置における露光時間を制御して、所望のローパスフィルタ特性を得る請求項１または２記載の情報読取用撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記駆動部により前記イメージセンサを前記レンズの光軸と直交するＸＹ平面内を移動させ、前記イメージセンサの注目画素の受光光量が最小となり、前記注目画素の周囲の画素の受光光量が、前記注目画素の受光光量に比べて大きくなるように、前記イメージセンサの位置とそれぞれの位置における露光時間を制御して、所望のローパスフィルタ特性を得る請求項１または２記載の情報読取用撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記イメージセンサの注目画素を中心とする受光光量分布がガウス分布となるように前記イメージセンサの光軸方向または光軸と直交する平面内の位置と露光時間を制御する請求項１、２または３記載の情報読取用撮像装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記イメージセンサをＸＹ平面内で移動させるステージを有する請求項３または４記載の情報読取用撮像装置。
【請求項７】
前記駆動部はピエゾアクチュエータである請求項１〜６のいずれか１項に記載の情報読取用撮像装置。
【請求項８】
前記レンズは複数枚のレンズからなるレンズモジュールである請求項１〜６のいずれか１項に記載の情報読取用撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物から情報を読み取るための情報読取用撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙等の媒体に印刷された情報を読み取るために撮像装置が用いられる。図１及び図２は、紙などの媒体に印刷されたバーコード等の情報を読み取る撮像装置１１の光学系の構成を示す図である。
【０００３】
図１及び図２に示すように撮像装置１１は、絞り１２と、レンズ１３（またはレンズモジュール１６）と、イメージセンサ１４とを有する。
撮影対象物１５で反射された光は、絞り１２により光路が制限され、レンズ１３を通りイメージセンサ１４で受光される。
【０００４】
媒体に印刷された情報を撮像装置１１により読み取る場合には、レンズ１３とイメージセンサ１４との距離を調整し、結像面をイメージセンサ１４の表面に合致させることで鮮明な画像を取得するようにしている。
【０００５】
しかしながら、鮮明な画像は情報量が多い反面、媒体の表面の凹凸などによる信号の変化が、本来の画像信号に対してノイズとして重畳されるという問題点がある。
図３（Ａ）、（Ｂ）は、撮影対象物１５の一例を示す図である。図３（Ａ）に示すような紙などに印刷された画像を撮像装置１１で読み取る場合には、紙面の細かい凹凸による信号の変化が、本来の画像信号にノイズとして乗ってしまう。
【０００６】
図３（Ｂ）に示すような、手のひら内部の静脈を読み取る場合にも、静脈の周囲の体組織からの散乱光がノイズとして本来の画像信号に乗ってしまう、そのため、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理等の演算を施してノイズを除去する必要があった。
【０００７】
図４（Ａ）は、撮影対象物の任意のライン（例えば、図３（Ａ）のラインＡ）のノイズが重畳された画像信号を示し、図４（Ｂ）は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理によりそのノイズを除去した後の画像信号を示している。
【０００８】
図５は、従来の撮像装置のイメージセンサ１４の出力を示す図である。図５は、撮影対象物体上の任意の１点に対するイメージセンサ１４の任意の画素の出力信号のレベルの分布（点像分布）を示しており、鮮明な画像が得られるよう結像面がセンサ面に合致しているため、出力信号のレベルの分布は、実質的に１画素に集中した波形となる。
【０００９】
上述したように、撮像装置１１で取得される画像を鮮明にすればするほど、媒体表面の凹凸などにより画像信号に高周波のノイズが乗ってしまう。
そこで、従来は、イメージセンサ１４から出力される画像信号に対してローパスフィルタ処理の演算を施し高周波のノイズを除去していた。
【００１０】
図６（Ａ）、（Ｂ）は、ローパスフィルタ処理で用いられるガウスフィルタと移動平均フィルタの演算行列を示す図である。
図６（Ａ）の３×３の演算行列の場合について説明すると、注目画素Ｑ（ａ，ｂ）は、左上の取得画素Ｐ（ａ−１，ｂ＋１）に「０．０６３」を乗算した値と、１つ上の取得画素Ｐ（ａ，ｂ＋１）に「０．１２５」を乗算した値と、右上の取得画素Ｐ（ａ＋１，ｂ＋１）に「０．０６３」を乗算した値と、左隣の取得画素Ｐ（ａ−１，ｂ）に「０．１２５
」を乗算した値と、取得画素Ｐ（ａ，ｂ）に「０．２５」を乗算した値と、右隣の取得画素Ｐ（ａ＋１，ｂ）に「０．１２５」を乗算した値と、左下の取得画Ｐ（ａ−１，ｂ−１）に「０．０６３」を乗算した値と、１つ下の取得画素Ｐ（ａ，ｂ−１）に「０．１２５」を乗算した値と、右下の取得画素Ｐ（ａ＋１，ｂ−１）に「０．０６３」を乗算した値の総和として算出される。
【００１１】
上記の演算を各画素について行うことでガウスフィルタ処理を施した画像信号を得ることができる。
図６（Ｂ）の演算行列も同様であり、注目画素とその周辺の画素に対して、図６（Ｂ）に示す演算行列の値を乗算することで、移動平均フィルタ処理を施した画像信号を得ることができる。
【００１２】
しかしながら、上記の演算行列を用いたローパスフィルタ処理は、撮像装置で読み取った全画素に対して演算行列の要素数分（例えば、３×３の行列であれば、９回）の演算を行う必要があり、画素数が多い場合には、画像処理の処理時間が長くなるという問題点があった。
【００１３】
特許文献１には、イメージセンサに結像される原稿の反射光をデフォーカスすることにより、画像のモアレの発生を防止することが記載されている。
特許文献２には、撮像素子を支持する移動体にＡＦ用コイルを固定し、そのＡＦ用コイルの巻線が光軸と平行をなす平面に位置する平面コイルであるカメラの駆動機構について記載されている。
【００１４】
特許文献３には、手振れ補正機能を有する撮像装置において、被写体光に垂直な平面で、撮像手段を任意の方向に移動させる移動手段と、撮像手段の位置を検出する位置検出手段を備える撮像ユニットについて記載されている。
【００１５】
特許文献４には、手振れ補正機能を有する撮像装置が、撮影光軸をＺ軸方向として、これに直交するＸ−Ｙ平面とＺ軸の交点を原点とし、撮像素子の光学的な中心が前記原点と一致する原点位置に撮像素子を機械的に保持する原点位置強制保持機構を有することが記載されている。
【００１６】
上記の特許文献には、画像処理の処理時間を増大させずに、画像に対して所望のフィルタ処理を施すことについては記載されていない。
【特許文献１】特開２００７−０９７０４号公報
【特許文献２】特開２００６−１７１２８６号公報
【特許文献３】特許第３９５６７８７号公報
【特許文献４】特開２００７−１０２０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の課題は、情報読取用撮像装置において、画像処理の処理時間を短縮し、画像に対して所望のフィルタ処理を施すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の情報読取用撮像装置は、撮影対象物からの光を結像するレンズと、前記レンズにより結像される光を受光するイメージセンサと、１回の露光時間の内で、前記イメージセンサの各画素の受光光量がローパスフィルタ特性となるように、前記イメージセンサの位置を変化させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部とを備える。
【００１９】
この情報読取用撮像装置によれば、ローパスフィルタ演算が不要となるので、画像処理の処理時間を短縮できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、情報読取用撮像装置において、画像に対するローパスフィルタ演算が不要となるので画像処理の処理時間を短縮できる。これにより、例えば、処理速度の遅い安価なＣＰＵを使用することが可能となるので装置のコストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。図７は、第１の実施の形態の情報読取用撮像装置２１の構成を示す図である。
情報読取用撮像装置２１は、１次元または２次元バーコードを読み取るバーコードリーダ、指紋、静脈等を読み取る生体認証装置等に用いることができる。また、イメージセンサ２７の位置を結像位置にすれば、鮮明な画像を得ることができるので、通常の画像撮影装置にも用いることもできる。
【００２２】
第１の実施の形態は、レンズからイメージセンサに向かう光が光軸と平行となる像側テレセントリック光学系に関するものであり、イメージセンサ２７がレンズ２２〜２５の結像面から近づく方向に移動する場合の例である。
【００２３】
情報読取用撮像装置２１は、複数のレンズ２２〜２５を有するレンズモジュール２６と、２次元イメージセンサ２７と、そのイメージセンサ２７が実装されているプリント基板２８と、プリント基板２８をレンズ２２〜２５の光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させるアクチュエータ２９と、アクチュエータ２９を制御する制御部３０とを有する。アクチュエータ２９は、例えば、ピエゾ素子を用いたピエゾアクチュエータ２９である。以下、ピエゾアクチュエータ２９と呼ぶ。
【００２４】
イメージセンサ２７が実装されたプリント基板２８は、ピエゾアクチュエータ２９によりレンズ２２〜２５の光軸方向（図７の垂直方向）に移動可能となっている。
図７に点線で示すイメージセンサ２７の位置は、イメージセンサ２７の受光面とレンズ２２〜２５の結像面（結像位置）３２が一致する場合の位置である。また、実線で示す位置は、ピエゾアクチュエータ２９によりプリント基板２８が垂直上方向に持ち上げられ、イメージセンサ２７の受光面が、レンズ２２〜２５の結像面３２より手前側（レンズ２５から見て）にある場合の位置である。
【００２５】
イメージセンサ２７を光軸上方向に移動させることで、撮影対象物３１のＡ点で反射された光のイメージセンサ２７の受光面のＡ’点における画像の広がり（光量分布）を変化させることができる。
【００２６】
図８は、第２の実施の形態の情報読取用撮像装置４１の構成を示す図である。この第２の実施の形態が、上記の第１の実施の形態と異なる点は、イメージセンサ２７の移動方向が、レンズ２２〜２５の結像面３２から遠ざかる方向（結像面の奥側）である点である。
【００２７】
この情報読取用撮像装置４１は、複数のレンズ２２〜２５からなるレンズモジュール２６と、イメージセンサ２７とを有する。図８には示していないが、イメージセンサ２７はプリント基板に実装されており、そのプリント基板をレンズの光軸方向に移動させるアクチュエータと制御部を備える。
【００２８】
ここで、上記の第１及び第２の実施の形態において、イメージセンサ２７をレンズ２２〜２５の光軸方向に移動させたときのイメージセンサ２７の位置と結像面との関係、並び
にイメージセンサ２７の注目点の周囲のパワー密度について、図９（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
【００２９】
図９（Ａ）には、イメージセンサ２７の受光面がレンズの結像面３２の位置にあるときの位置Ａを点線で示し、イメージセンサ２７の受光面が結像面３２の上方の位置にあるときの位置Ｂを点線で示し、イメージセンサ２７が、位置Ｂよりさらに上方の位置にあるときの位置Ｃを実線で示してある。イメージセンサ２７が位置Ｃにあるときには、撮影対象物３１からの光は、位置Ｂにあるときより、イメージセンサ２７上で広がる。
【００３０】
なお、図９（Ａ）には、撮影対象物３１の１点から光の結像の様子について示してあるが、実際にはこのような結像が撮影対象物３１の各点からの全ての光に対して起こっている。
【００３１】
イメージセンサ２７が、図９（Ａ）のＡ、Ｂ、Ｃの各位置にあるときのイメージセンサ２７上の注目点の周囲の受光光量のパワー密度分布（Ｗ／ｍ２）は、図９（Ｂ）のａ（ｘ、ｙ）、ｂ（ｘ、ｙ）、ｃ（ｘ、ｙ）のようになる。
【００３２】
図９（Ｂ）の中心軸は、イメージセンサ２７上の任意の注目点を示し、ｘ、ｙは、注目点を原点としたときの周囲の画素までの距離を示している。パワー密度分布はほぼ軸対称であると考えてよい（厳密には必ずしも対称ではないが）ので、注目点からの半径ｒの関数で分布を表してもよい。
【００３３】
イメージセンサ２７の各画素の出力は、入射光のパワー（Ｗ）に露光時間（秒）を乗じた値、すなわちエネルギー量に比例する。イメージセンサ２７が、図９（Ａ）の位置Ａ、Ｂ、Ｃの各位置で露光する時間を、それぞれｔａ、ｔｂ、ｔｃ（秒）とすると、注目点の周囲の点（座標ｘ、ｙ）の画素の出力分布Ｆ（ｘ、ｙ）は、以下の式で表せる。
【００３４】
Ｆ（ｘ、ｙ）＝ａ（ｘ、ｙ）×ｔａ+ｂ（ｘ、ｙ）×ｔｂ+ｃ（ｘ、ｙ）×ｔｃ
上記の式から、イメージセンサ２７のレンズの光軸方向（Ｚ軸方向）の位置（図９（Ａ）の垂直方向の位置）と、露光時間を適切に選ぶことで、任意の出力分布を得ることができることが分かる。
【００３５】
ここで、上記のａ（ｘ、ｙ）、ｂ（ｘ、ｙ）、ｃ（ｘ、ｙ）は、撮影対象物３１の１点のイメージセンサ２７上の像（点像）のパワー密度分布であり、厳密な光学系シミュレーションで求めることができる。あるいは、図１０に示す測定系を用いて実験により求めることもできる。
【００３６】
図１０は、遮光板５１のピンホール５２を通過する光源５３からの光を撮影対象として、第１の実施の形態のレンズモジュール２６を用いてイメージセンサ２７上の像（点像）のパワー密度分布を測定する測定系を示している。
【００３７】
図１０の測定系において、イメージセンサ２７を光軸上方向に移動させ、図１０に実線で示す位置Ａ、点線で示す位置Ｂ及び位置Ｃのそれぞれの位置におけるイメージセンサ２７の任意の注目点の周囲の出力分布を測定することで、図９（Ｂ）に示すそれぞれの位置におけるパワー密度分布ａ（ｘ、ｙ）、ｂ（ｘ、ｙ）、ｃ（ｘ、ｙ）を実験的に求めることができる。
【００３８】
予め上記のパワー密度分布を測定しておき、目的とするフィルタ関数Ｆ（ｘ、ｙ）が得られるようなそれぞれの分布の露光時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃを決めれば良い。
上記の例では、説明を簡単にするために、撮影対象物３１の１点に対応するイメージセ
ンサ２７上の１点を中心とするエネルギー密度分布について説明したが、実際には、イメージセンサ２７の全ての点を中心とする画素の出力分布Ｆ（ｘ、ｙ）が得られる。
【００３９】
図１１は、Ｚ軸方向の位置と露光時間を制御した場合のイメージセンサ２７の出力分布を示す図である。図１１は、ガウス分布の場合を示している。
イメージセンサ２７の出力は、Ｆ（ｘ、ｙ）＝ａ（ｘ、ｙ）×ｔａ+ｂ（ｘ、ｙ）×ｔｂ+ｃ（ｘ、ｙ）×ｔｃ、で表すことができるので、イメージセンサ２７のＺ軸方向の位置と露光時間を適宜設定することで、図１１に示すようなガウス分布の出力特性を得ることができる。この出力分布は、イメージセンサ２７の全ての画素について得られるので、イメージセンサ２７の各画素の出力分布をガウス分布にすることができる。
【００４０】
図１２は、第１の実施の形態の制御フローチャートである。以下、第１の実施の形態のイメージセンサ２７の出力分布がガウス分布となるように、ピエゾアクチュエータ２９を制御する場合の処理について、図１２を参照して説明する。以下の処理は、情報読取用撮像装置２１の制御部３０により実行される。
【００４１】
ピエゾアクチュエータ２９を駆動してイメージセンサ２７を、初期位置Ｚ＝Ａ（図９（Ａ）の位置Ａ）に移動する（図１２、Ｓ１１）。
タイマをセットして（Ｓ１２）、位置Ａでイメージセンサ２７の露光を開始する（Ｓ１３）。
【００４２】
次に、タイマの計測時間ｔがｔａ以上か否かを判定する（Ｓ１４）。ステップＳ１４において、タイマの計測時間がｔａ未満と判定されたときには（Ｓ１４、ＮＯ）、露光を継続し、ステップＳ１４のタイマの計測時間がｔａ以上か否かの判別を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ１４において、タイマの計測時間ｔがｔａ以上と判定されたときには（Ｓ１４、ＹＥＳ）、ステップＳ１５に進み、ピエゾアクチュエータ２９を駆動してイメージセンサ２７を位置Ｚ＝Ｂ（図９（Ａ）の位置Ｂ）へ移動する。
【００４４】
上記のステップＳ１１〜Ｓ１４の処理により、タイマの計測時間ｔがｔａと等しくなるまで、すなわち、位置Ａにおいて時間ｔａの間イメージセンサ２７の露光を行うことができる。これにより、イメージセンサ２７の任意の注目画素とその周辺の画素のパワー密度分布を、図9（Ｂ）のパワー密度分布ａ（ｘ、）にすることができる。
【００４５】
次に、タイマの計測時間ｔがｔａ+ｔｂ以上か否かを判定する（Ｓ１６）。ステップＳ１６において、計測時間ｔがｔａ+ｔｂ未満と判定されたときには（Ｓ１６、ＮＯ）、ステップＳ１６の判定を繰り返す。
【００４６】
他方、ステップＳ１６において、タイマの計測時間ｔがｔａ+ｔｂ以上と判定されたときには（Ｓ１６、ＹＥＳ）、ステップＳ１７に進み、ピエゾアクチュエータ２９を駆動してイメージセンサ２７を、位置Ｚ＝Ｃ（図９（Ａ）の位置Ｃ）に移動する。
【００４７】
上記のステップＳ１５及びＳ１６の処理により、位置Ｂにおいて時間ｔｂの間イメージセンサ２７の露光が行われる。これにより、イメージセンサ２７の注目点とその周辺の画素のパワー密度分布を、図９（Ｂ）のパワー密度分布ｂ（ｘ、ｙ）にすることができる。
【００４８】
次に、タイマの計測時間ｔがｔａ+ｔｂ+ｔｃ（全露光時間）以上か否かを判定する（Ｓ１８）。
ステップＳ１８において、タイマの計測時間がｔａ+ｔｂ+ｔｃ未満と判定されたときには（Ｓ１８、ＮＯ）、その位置で露光を継続し、ステップＳ１８の判定を繰り返す。
【００４９】
他方、ステップＳ１８において、タイマの計測時間ｔがｔａ+ｔｂ+ｔｃ以上と判定されたときには（Ｓ１８、ＹＥＳ）、すなわち、各位置Ａ、Ｂ、Ｃで決められた時間の露光が終了したときには、ステップＳ１９に進み、露光を終了する。
【００５０】
上記のステップＳ１７〜Ｓ１８の処理により、位置Ｃにおいて時間ｔｃの間イメージセンサ２７の露光が行われる。これにより、イメージセンサ２７の注目画素とその周辺の画素のパワー密度分布を、図９（Ｂ）のパワー密度分布ｃ（ｘ、ｙ）にすることができる。
【００５１】
なお、露光時間に対してイメージセンサ２７の移動に要する時間が無視できない場合には、ステップＳ１４において、タイマの計測時間ｔがｔａに達した時刻Ｐ１に露光を中断し、同時にタイマの計測を中断する。そして、イメージセンサ２７を位置Ａから位置Ｂまで移動させた後、時刻Ｐ２に露光とタイマの計測を再開する。同様に、ステップＳ１６において、タイマの計測時間ｔがｔａ+ｔｂに達した時刻Ｐ２に露光を中断し、タイマの計測を中断する。そして、イメージセンサ２７を位置Ｂから位置Ｃまで移動させた後、時刻Ｐ４に露光とタイマの計測を再開する。これにより、移動時間が無視できない場合でも、各位置における露光時間を正確に制御することができる。
【００５２】
上述した処理によれば、ピエゾアクチュエータ２９によりイメージセンサ２７の位置をＺ軸方向（光軸方向）に移動させ、それぞれの位置において所定の時間（例えば、ｔａ、ｔｂ、ｔｃ）露光することで、イメージセンサ２７の各画素との周辺画素の出力分布として任意のローパスフィルタ特性（例えば、ガウス分布の特性）を与えることができる。すなわち、図６（Ａ）、（Ｂ）に示したローパスフィルタの演算処理の代わりに、光学的にローパスフィルタ処理を実現できる。
【００５３】
上述した第１及び第２の実施の形態によれば、イメージセンサ２７、あるいはそのイメージセンサ２７が実装されたプリント基板２８の光軸方向の位置を変化させ、それぞれの位置における露光時間を制御することで、撮影対象物３１の各点からの光がイメージセンサ２７上で広がる範囲を任意に変化させることができる。これにより、イメージセンサ２７の出力信号に対して光学的にローパスフィルタ処理を施すことができる。その結果、従来行っていたローパスフィルタ演算が不要となるので画像処理の処理時間を短縮できる。また、画像処理の処理負担が軽減されることから処理速度の比較的遅い安価なＣＰＵを使用することが可能となるので、情報読取用撮像装置のコストを低減できる。
【００５４】
上述した例では、３つの位置でイメージセンサ２７の露光時間を制御しているが、３以上の位置で露光時間を制御しても良い。位置を増やせばさらに滑らかな特性を持ったローパスフィルタを実現できる。
【００５５】
また、上述した例では、イメージセンサ２７を３箇所の位置（位置Ａ、Ｂ、Ｃ）で停止した状態で露光を行っているが、イメージセンサ２７の位置を連続的に変化させ、移動速度を制御することで各位置における実質的な露光時間を制御しても良い。この場合、パワー密度分布をｘ、ｙだけでなくｚの関数とし、Ｚ軸方向に移動するにつれて変化するパワー密度分布を関数の形にしてｆ（ｘ、ｙ、ｚ）（ｗ／ｍ２）と表し、移動速度をｚの関数としてＶ（ｚ）、移動範囲をＺ＝０（結像面）からＺ＝Ｚ０までとすると、イメージセンサ２７の出力分布Ｆ（ｘ、ｙ）は、以下の式で表せる。
【００５６】
Ｆ（ｘ、ｙ）＝∫（ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）×１／Ｖ（ｚ））ｄｚ（積分範囲は、０〜Ｚ０）
Ｆ（ｘ、ｙ）が所望の分布、例えば、ガウス分布となるようにＺ軸方向の移動速度Ｖ（ｚ）を求め、その移動速度Ｖ（ｚ）となるようにピエゾアクチュエータ２９を制御すれば良い。
【００５７】
この場合も、上述した第１及び第２の実施の形態と同様に、ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）は、厳密な光学シミュレーションで求めることができる。あるいは、図１０に示した測定系を用いてｚ方向の位置に対するパワー密度分布を実測しても良い。この例では、移動速度Ｖ（ｚ）、すなわちイメージセンサ２７の移動の遅速もフィルタ特性を決めるパラメータとなるので、より自由にフィルタ特性を決めることができる。
【００５８】
次に、図１３は、第３の実施の形態の情報読取用撮像装置６１の構成を示す図である。この第３の実施の形態は、イメージセンサ２７を、レンズの光軸と直交するＸＹ平面内で移動させ、所望のフィルタ特性を得る場合の例である。
【００５９】
情報読取用撮像装置６１は、絞り６３と、レンズ６４と、プリント基板２８に実装されたイメージセンサ２７と、プリント基板２８をＸＹ平面内を移動させるＸ−Ｙステージ６２と、Ｘ−Ｙステージ６２を制御する制御部３０を有する。Ｘ−Ｙステージ６２は、図示しないピエゾアクチュエータ等と機械的な駆動機構を有し、アクチュエータの駆動力によりＸ軸、Ｙ軸方向に移動する。
【００６０】
第３の実施の形態においては、イメージセンサ２７の受光面と結像面３２とは一致しており、撮影対象物３１のＡ点の光は、イメージセンサ２７の受光面の１点（Ａ’点）で結像している。撮影対象物３１の他の点の光についても同様である。第３の実施の形態では、イメージセンサ２７がＸ−Ｙ平面内で移動するので、イメージセンサ２７における画像の大きさは一定である。そのため、像側テレセントリック光学系である必要はない。
【００６１】
第３の実施の形態は、Ｘ−Ｙステージ６２をＸＹ平面内で移動させ、注目画素（ｘ、ｙ）とその周辺の画素の露光時間ｔ（ｘ、ｙ）を制御することで、所望の特性のローパスフィルタを実現することができる。
【００６２】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は、特異点除去フィルタを実現するためのＸＹ移動制御と、特異点除去フィルタの特性を示す図である。
図１４（Ａ）の中心画素（注目画素）ａ０のＸ−Ｙ座標を（０，０）、図１４（Ａ）の水平方向をＸの正方向、垂直方向をＹ方向とする。
【００６３】
Ｘ−Ｙステージ６２の初期位置を、中心画素ａ０の右上の画素（１，１）が中心となる位置を始点として、時計方向に１画素ずつ移動させて露光を行うと、図１４（Ｂ）に示すようなフィルタ特性が得られる。
【００６４】
中心画素ａ０においては露光を行わないので、中心画素ａ０の光量は０となる。中心画素ａ０の右上、右隣、右下・・・の８個の画素の露光を行うことで、図１４（Ｂ）に示すような、撮影対象物３１の特定の点の画像を除去する特異点除去フィルタを実現することができる。
【００６５】
ここで、特異点除去フィルタを実現する場合の処理内容を、図１５のフローチャートを参照して説明する。以下の処理は、制御部３０により実行される。また、イメージセンサ２７の移動と各位置での露光は、撮影対象物３１の１回の露光時間内で行われる。
【００６６】
Ｘ−Ｙステージ６２の初期位置（ｘ、ｙ）を、画素（１，１）が中心となる位置に移動させる（図１５、Ｓ２１）。画素（１，１）は、例えば、図１４（Ａ）の中心画素ａ０（０，０）の右上の位置（１，１）にある画素である。
【００６７】
Ｘ−Ｙステージ６２を初期位置に移動させたなら、タイマの計測を開始（セット）し（
Ｓ２２）、その位置で露光を開始する（Ｓ２３）。
次に、タイマの計測時間ｔがＴ／８以上か否かを判別する（Ｓ２４）。時間Ｔは、図１４（Ａ）の中心画素ａ０の周囲の８画素の合計露光時間であり、合計露光時間Ｔの１／８を各画素の露光時間として設定している。
【００６８】
ステップＳ２４において、タイマの計測時間ｔがＴ／８未満と判定されたときには（Ｓ２４、ＮＯ）、ステップＳ２４の判別を繰り返す。
他方、ステップＳ２４において、タイマの計測時間ｔがＴ／８に達したと判定されたときには（Ｓ２４、ＹＥＳ）、ステップＳ２５に進み、Ｘ−Ｙステージ６２の位置（ｘ、ｙ）を、画素（１，０）が中心となる位置に移動させる。画素（１，０）は、図１４（Ａ）の中心画素ａ０の右隣の位置（１，０）にある画素である。
【００６９】
なお、Ｘ−Ｙステージ６２の移動に要する時間が、各位置での露光時間に対して無視できない場合には、露光時間がＴ／８に達した時刻Ｐ１に露光とタイマの計測を中断し、Ｘ−Ｙステージ６２を画素（１，０）を中心とする位置へ移動させた後、時刻Ｐ２に露光とタイマの計測を再開する。このようにすることで、Ｘ−Ｙステージ６２の移動に時間がかかる場合でも、各画素の露光時間を正確に制御することができ、所望のフィルタ特性を実現することができる。
【００７０】
以下のステップにおいても、Ｘ−Ｙステージ６２の移動時間が露光時間に対して無視できない場合には、１つの位置での露光が終了して次の位置へＸ−Ｙステージ６２を移動する前（時刻Ｐ１）に露光とタイマの計測を中断し、移動終了後（時刻Ｐ２）に露光とタイマの計測を再開するようにすれば、Ｘ−Ｙステージ６２の移動に要する時間の影響を取り除くことができる。
【００７１】
次に、タイマの計測時間ｔが２Ｔ／８以上か否かを判別する（Ｓ２６）。Ｘ−Ｙステージ６２の移動に要する時間が露光時間に対して無視できるとすると、タイマの計測時間ｔが、１番目の画素（１，１）の露光時間と２番目の画素（１，０）の露光時間の合計時間２Ｔ／８に達したとき露光を終了すれば良い。そこで、ステップＳ２６の処理では、タイマの計測時間ｔが２つの画素の合計露光時間２Ｔ／８以上となったか判定している。
【００７２】
ステップＳ２６において、タイマの計測時間が２Ｔ／８未満と判定されたときには（Ｓ２６、ＮＯ）、ステップＳ２６の処理を繰り返す。
他方、ステップＳ２６において、タイマの計測時間が２Ｔ／８に達したと判定されたときには（Ｓ２６、ＹＥＳ）、ステップＳ２７に進み、Ｘ−Ｙステージ６２を、画素（１、−１）を中心とする位置に移動させる。画素（１、−１）は、図１４（Ａ）の中心画素ａ０（０，０）の右下の位置（１、−１）の画素である。
【００７３】
次に、タイマの計測時間ｔが３Ｔ／８以上か否かを判定する(Ｓ２８）。ステップＳ２８の処理は、画素（１、−１）の露光時間がＴ／８に達したか否かを判定する処理である。
【００７４】
ステップＳ２８において、タイマの計測時間ｔが３Ｔ／８未満と判定されたときには（Ｓ２８、ＮＯ）、ステップＳ２８の処理を繰り返す。
他方、ステップＳ２８において、タイマの計測時間ｔが３Ｔ／８に達したと判定されたときには（Ｓ２８、ＹＥＳ）、ステップＳ２９に進み、Ｘ−Ｙステージ６２を、画素（０，−１）が中心となる位置に移動させる。画素（０，−１）は、図１４（Ａ）の中心画素ａ０の１つ下の位置（０、−１）にある画素である。
【００７５】
次に、タイマの計測時間ｔが４Ｔ／８以上か否かを判別する（Ｓ３０）。この処理は、
画素（０、−１）の露光時間がＴ／８に達したか否かを判定するための処理である。
ステップＳ３０において、タイマの計測時間ｔが４Ｔ／８未満と判定されたときには（Ｓ３０、ＮＯ）、ステップＳ３０の処理を繰り返す。
【００７６】
他方、ステップＳ３０において、タイマの計測時間ｔが４Ｔ／８に達したと判定されたときには（Ｓ３０、ＹＥＳ）、ステップＳ３１に進み、Ｘ−Ｙステージ６２を、画素（−１、−１）が中心となる位置に移動する。画素（−１、−１）は、図１４（Ａ）の中心画素ａ０の左下の位置（−１、−１）の画素である。
【００７７】
次に、タイマの計測時間ｔが５Ｔ／８以上か否かを判別する（Ｓ３２）。この処理は、画素（−１、−１）の露光時間がＴ／８に達したか否かを判定する処理である。
ステップＳ３２において、タイマの計測時間が５Ｔ／８未満と判定されたときには（Ｓ３２、ＮＯ）、ステップＳ３２の処理を繰り返す。
【００７８】
他方、ステップＳ３２において、タイマの計測時間が５Ｔ／８以上と判定されたときには（Ｓ３２、ＹＥＳ）、ステップＳ３３に進み、Ｘ−Ｙステージ６２を、画素（−１，０）が中心となる位置に移動する。画素（−１，０）は、図１４（Ａ）の中心画素ａ０の左隣の位置（−１，０）の画素である。
【００７９】
次に、タイマの計測時間ｔが６Ｔ／８以上か否かを判定する（Ｓ３４）。この処理は、画素（−１，０）の露光時間がＴ／８に達したか否かを判定するための処理である。
ステップＳ３４において、タイマの計測時間ｔが６Ｔ／８未満と判定されたときには（Ｓ３４、ＮＯ）、ステップＳ３４の処理を繰り返す。
【００８０】
ステップＳ３４において、タイマの計測時間ｔが６Ｔ／８以上と判定されたときには（Ｓ３４、ＹＥＳ）、ステップＳ３５に進み、Ｘ−Ｙステージ６２を、画素（−１，１）が中心となる位置に移動する。画素（−１，１）は、図１４（Ａ）の中心画素ａ０の左上の位置（−１，１）の画素である。
【００８１】
次に、タイマの計測時間ｔが７Ｔ／８以上か否かを判定する（Ｓ３６）。この処理は、画素（−１，１）の露光時間がＴ／８に達したか否かを判定するための処理である。
ステップＳ３６において、タイマの計測時間ｔが７Ｔ／８未満と判定されたときには（Ｓ３６、ＮＯ）、ステップＳ３６の処理を繰り返す。
【００８２】
他方、ステップＳ３６において、タイマの計測時間ｔが７Ｔ／８以上と判定されたときには（Ｓ３６、ＹＥＳ）、ステップＳ３７に進み、Ｘ−Ｙステージ６２を、画素（０，１）が中心となる位置に移動する。画素（０，１）は、図１４（Ａ）の中心画素ａ０の１つ上の位置（０，１）の画素である。
【００８３】
次に、タイマの計測時間ｔがＴ以上か否かを判定する（Ｓ３８）。この処理は、画素（０，１）の露光時間がＴ／８に達したか否かを判定する処理である。
ステップＳ３８において、タイマの計測時間ｔがＴ未満と判定されたときには（Ｓ３８、ＮＯ）、ステップＳ３８の処理を繰り返す。
【００８４】
他方、ステップＳ３８において、タイマの計測時間ｔがＴ以上と判定されたときには（Ｓ３８、ＹＥＳ）、ステップＳ３９に進み、露光を終了する。
上述した処理によれば、周辺の画素の露光を行い、中心画素の露光を行わないようにＸ−Ｙステージ６２を制御することで、撮影対象物３１の任意の点の画像を除去する特異点除去フィルタを実現することができる。
【００８５】
上述した処理は、イメージセンサ２７のＸＹ平面上の位置を制御することにより実現しており、イメージセンサ２７の出力画像に対して特異点を除去するための画像処理を演算により行う必要が無いので、画像処理の処理時間を短縮できる。これにより、特異点除去フィルタ等の演算処理が不要となるので、比較的処理速度の遅い、安価なＣＰＵを使用することが可能となる。これによりリアルタイム処理が要求される情報読取用撮像装置、例えば、バーコードリーダ、生体認証装置等のコストを低減することができる。
【００８６】
上述した処理は、中心画素ａ０の周辺の８画素に関するものであるが、８画素に限らず、８画素未満、あるいは９画素以上であっても良い。
図１５の処理では、中心画素ａ０に撮影対象物３１の任意の点の光が入射しないようにＸ−Ｙステージ６２を制御することで特異点除去フィルタを実現しているが、上記の制御方法は特異点除去フィルタ以外の任意の特性を持つローパスフィルタに適用できる。
【００８７】
例えば、Ｘ−Ｙステージ６２を、中心画素ａ０が中心となる位置に移動させ、中心画素ａ０の露光時間を最も長くする（＞Ｔ）。そして、Ｘ−Ｙステージ６２を、同心円上にある周囲の画素が中心となる位置に移動させ、同じ同心円上にある画素の露光時間を、中心画素ａ０より短くし、その外側の同心円（２番目の同心円）上にある画素の露光時間をさらに短くする。これにより、イメージセンサ２７に入射する光に対して、所望のローパスフィルタ特性（例えば、図１１のガウスフィルタ）を施すことができる。各画素位置における露光時間としては、例えば、図６のガウスフィルタの演算行列の値に応じた時間を設定することができる。
【００８８】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成することもできる。
（１）上述した第１及び第２の実施の形態では、イメージセンサ２７の位置をＺ軸方向に変化させ、第３の実施の形態では、イメージセンサ２７の位置をＸ−Ｙ平面上で変化させているが、第１及び第２の実施の形態と第３の実施の形態を組み合わせ、イメージセンサ２７の位置をＺ軸方向と、Ｘ軸、Ｙ軸方向に同時に変化させても良い。この場合、より滑らかな任意のフィルタ特性を得ることができる。
（２）第１〜第３の実施の形態は、ピエゾアクチュエータを用いてイメージセンサ２７を移動させる場合について説明したが、駆動部はピエゾアクチュエータに限らず、モータ、あるいはその他の電気的、磁気的駆動手段と機械的な駆動機構等を用いても良い。
（３）プリント基板に実装されたイメージセンサ２７の位置を制御するばかりでなく、イメージセンサ２７の位置を直接駆動部により制御しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】撮像光学系の構成を示す図である。
【図２】撮像光学系の他の構成を示す図である。
【図３】撮影対象物の一例を示す図である。
【図４】ノイズが重畳された画像信号とＬＰＦ処理後の画像信号を示す図である。
【図５】従来の撮像装置のイメージセンサの出力を示す図である。
【図６】ガウスフィルタと移動平均フィルタの演算行列を示す図である。
【図７】第１の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
【図８】第２の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
【図９】イメージセンサの位置と結像位置の関係と注目点の周囲のパワー密度を示す図である。
【図１０】点像パワー密度分布の測定系を示す図である。
【図１１】Ｚ軸方向の位置と露光時間を制御した場合のイメージセンサの出力分布を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態の制御フローチャートである。
【図１３】第３の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
【図１４】特異点除去時のＸＹ移動制御と特異点除去フィルタの特性を示す図である。
【図１５】第３の実施の形態の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
２１、４１、６１      情報読取用撮像装置
２２、２３、２４、２５      レンズ
２６      レンズモジュール
２７      イメージセンサ
２８      プリント基板
２９      ピエゾアクチュエータ
３０      制御部
３１      撮影対象物
３２      結像面
６２      Ｘ−Ｙステージ
【図２】
2010087850.tif 000003
【図４】
2010087850.tif 000004
【図５】
2010087850.tif 000005
【図６】
2010087850.tif 000006
【図７】
2010087850.tif 000007
【図８】
2010087850.tif 000008
【図９】
2010087850.tif 000009
【図１０】
2010087850.tif 000010
【図１２】
2010087850.tif 000011
【図１５】
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【図１】
2010087850.tif 000013
【図３】
2010087850.tif 000014
【図１１】
2010087850.tif 000015
【図１３】
2010087850.tif 000016
【図１４】
2010087850.tif 000017