(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体から発せられる光束を３方向以上に分散させる光波面変調素子と、
前記光波面変調素子により分散された光束を受光して結像する撮像素子と、
前記撮像素子により結像されて得られる被写体像に対して前記分散に対応する処理を施すことにより前記被写体の画像を生成する生成部と
を備え、
前記光波面変調素子により分散された光束を受光する前記撮像素子の受光面上において直交する２方向をｘ方向及びｙ方向とすると、
前記光波面変調素子は、
位相分布Ｐ（ｘ，ｙ）が、
Ｐ（ｘ，ｙ）＝ｅｘｐ（ｉ（α１ｘ３＋α２ｘ２ｙ＋α３ｘｙ２＋α４ｙ３））
ただし、α１、α２、α３、α４は任意の値
であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光波面変調素子の表面形状は、
前記被写体から発せられる光束を受光する受光面の周縁に、突起している凸部と窪んでいる凹部との組合せが３個以上形成される形状であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記生成部は、
前記光波面変調素子を含む光学系の点像分布関数をフーリエ変換した光学伝達関数の逆フィルタに基づいて、前記撮像素子により結像されて得られる被写体像に対してデジタル処理を施すことにより前記被写体の画像を生成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記生成部は、
前記光波面変調素子を含む光学系の点像分布関数をフーリエ変換した光学伝達関数の逆フィルタを逆フーリエ変換した結果である逆カーネルに基づいて、前記撮像素子により結像されて得られる被写体像に対して畳み込み演算を行うことにより前記被写体の画像を生成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話機に搭載されているカメラ等の撮像装置は、一般に、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）やＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等の二次元撮像素子上に被写体を結像することにより撮像処理を行う。近年、このような撮像装置には、ＷＦＣ（Wavefront  Coding）と呼ばれる技術が採用される場合がある。【０００３】
ここで、図１０を用いて、ＷＦＣ技術が採用される撮像装置について説明する。図１０は、ＷＦＣ技術が採用される従来の撮像装置の光学系を模式的に示す図である。図１０に示すように、従来の撮像装置は、光学系９０と、撮像素子９５とを有する。光学系９０には、レンズ９１〜９３と、光波面変調素子である位相板９４とが配置される。【０００４】
図１０に示した例において、仮に、位相板９４が存在しない場合には、レンズ９１〜９３は、撮影対象の被写体から発せられる光を収束させる。一方、図１０に示した例のように、位相板９４が配置されることにより、位相板９４は、撮影対象の被写体から発せられる光束を規則的に分散し、撮像素子９５の受光面への結像を変形させる。これにより、撮像素子９５は、ピントがずれた状態の画像（以下、「中間画像」と表記する場合がある）を得ることになる。そして、撮像装置は、撮像素子９５により撮像された中間画像に対して、逆フィルタ等のデジタル処理を施すことにより、被写体の画像を生成する。【０００５】
ＷＦＣ技術が採用される撮像装置によって得られる中間画像は、撮像装置と被写体との相対位置が変動した場合であっても、ボケ度合いの変動量が小さい。例えば、撮像装置と被写体との距離がＨ１である場合における中間画像と、撮像装置と被写体との距離がＨ２（＞Ｈ１）である場合における中間画像とは、ボケ度合いの変動量が小さい。ＷＦＣ技術が採用される撮像装置は、このようなボケ度合いの変動量が小さい中間画像に対してデジタル処理を施して被写体画像を生成することにより、被写界深度を拡大することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０９５４２号公報
【特許文献２】特開２００３−２３５７９４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Edward  R.Dowski,  Jr.,  and  W.Thomas  Cathey,  “Extended  depth  of  field  through  wave-front  coding”,  Applied  Optics,  vol.34,  no  11,pp.  1859-1866,  April,  1995.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の従来技術には、被写体画像を高精度に生成できないおそれがあるという問題がある。かかる問題について、図１１〜図１５を用いて具体的に説明する。図１１及び図１２は、図１０に示した従来の位相板９４の形状例を示す図である。なお、図１２は、図１１のＺ軸方向から見た位相板９４の形状を示す。一般に、ＷＦＣ技術が採用される従来の撮像装置には、図１１及び図１２に例示した形状の位相板９４が用いられる。このような従来の位相板９４の形状は、例えば、以下の式（１）により表される。【０００９】
【数１】
0005477464.tif 000002
【００１０】
上記式（１）に示した「Ａ」は、任意の係数である。上記式（１）で表される形状の位相板９４は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交した位相分布を有する。具体的には、位相板９４を通過した光は、撮像素子９５の受光面のうち、主にＸ軸方向とＹ軸方向とに直交した領域に結像される。このような位相板９４の位相分布は、例えば、以下の式（２）により表される。【００１１】
【数２】
0005477464.tif 000003
【００１２】
すなわち、このような位相板９４を含む光学系９０のＰＳＦ（Point  Spread  Function：点像分布関数）は、図１３に示した例のように、Ｘ軸方向とＹ軸方向との２方向に分散されており、非対称となる。従来の撮像装置は、このようなＰＳＦを有する光学系９０を用いて中間画像を取得し、かかる中間画像に対してデジタル処理を施すことにより被写体画像を生成する。このとき、光学系９０のＰＳＦがＸ軸方向とＹ軸方向とに分散されていることが原因で、従来の撮像装置によって生成された被写体画像にはゴーストが含まれる場合がある。【００１３】
この点について、具体的に説明する。まず、中間画像を「ｈ」とし、ＰＳＦを「ｇ」とし、被写体画像を「ｆ」とした場合に、「ｈ」、「ｇ」及び「ｆ」には以下の関係式（３）が成り立つ。【００１４】
【数３】
0005477464.tif 000004
【００１５】
上記式（３）に示した「＊」は、畳み込み演算（convolution）を示す。そして、上記式（３）をフーリエ変換すると、以下の式（４）によって表される。【００１６】
【数４】
0005477464.tif 000005
【００１７】
上記式（４）のうち、ＰＳＦ「ｇ」をフーリエ変換した結果である「Ｇ」は、ＯＴＦ（Optical  Transfer  Function：光学伝達関数）であり、結像光学系の空間周波数伝達特性を表す。なお、ＯＴＦの絶対値は、ＭＴＦ（Modulation  Transfer  Function）と呼ばれる。【００１８】
従来の撮像装置は、中間画像「ｈ」に対してデジタル処理を施して被写体画像「ｆ」を求める場合に、例えば、中間画像「ｈ」をフーリエ変換した結果である「Ｈ」に対して、ＯＴＦ「Ｇ」の逆フィルタ「Ｈｉｎｖ」を乗算し、乗算結果を逆フーリエ変換する。具体的には、従来の撮像装置は、以下の式（５）によって表される乗算を行うことにより、フーリエ変換後の被写体画像「Ｆ」を算出する。そして、従来の撮像装置は、被写体画像「Ｆ」を逆フーリエ変換することにより、被写体画像「ｆ」を生成する。なお、以下の式（５）に示した逆フィルタ「Ｈｉｎｖ」は、以下の式（６）により表される。【００１９】
【数５】
0005477464.tif 000006
【００２０】
【数６】
0005477464.tif 000007
【００２１】
なお、従来の撮像装置は、逆フィルタ「Ｈｉｎｖ」を逆フーリエ変換して、逆カーネル「ｈｉｎｖ」を求めて、被写体画像「ｆ」を生成してもよい。具体的には、従来の撮像装置は、以下の式（７）に示すように、中間画像「ｈ」と逆カーネル「ｈｉｎｖ」との畳み込み演算を行うことにより被写体画像「ｆ」を生成してもよい。【００２２】
【数７】
0005477464.tif 000008
【００２３】
ここで、図１１及び図１２に例示した形状の位相板９４が用いられるＷＦＣでは、空間周波数が高域になるまでＭＴＦが「０」にならず、焦点位置が変動した場合であってもＭＴＦの変動量が小さいという特性がある。しかし、図１３に示した例のように、従来の光学系９０のＰＳＦは、直交するＸ軸方向とＹ軸方向とに分散している。したがって、ＰＳＦ「ｇ」をフーリエ変換することにより算出されるＯＴＦ「Ｇ」の絶対値ＭＴＦは、Ｘ軸方向とＹ軸方向との間の領域において「０」に近い値となる場合がある。図１３に示した例では、Ｘ軸方向とＹ軸方向との間の領域Ａ１１等において、ＭＴＦは「０」に近い値になる場合がある。【００２４】
このため、上記式（６）で表される逆フィルタ「Ｈｉｎｖ」は、図１４に示した例のように、Ｘ軸方向とＹ軸方向の間の領域において大きい値になる場合がある。その結果、Ｘ軸方向とＹ軸方向の間の領域はノイズの影響を受けやすくなるので、被写体画像「ｆ」のＸ軸方向とＹ軸方向との間の領域にゴーストが生じる場合がある。図１５に、図１４に例示した逆フィルタを用いて生成された被写体画像の一例を示す。図１５に示した例では、被写体画像の領域Ａ２１〜Ａ２６等にゴーストが生じている。【００２５】
以上のように、ＷＦＣ技術が採用される従来の撮像装置には、光学系のＰＳＦがＸ軸方向とＹ軸方向との２方向に分散されるので、生成した被写体画像にゴーストが含まれる場合がある。すなわち、ＷＦＣ技術が採用される従来の撮像装置には、被写体画像を高精度に生成できない場合がある。【００２６】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、被写体画像を高精度に生成することができる撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本願の開示する撮像装置は、一つの態様において、被写体から発せられる光束を３方向以上に分散させる光波面変調素子と、前記光波面変調素子により分散された光束を受光して結像する撮像素子と、前記撮像素子により結像されて得られる被写体像に対して前記分散に対応する処理を施すことにより前記被写体の画像を生成する生成部とを備える。
【発明の効果】
【００２８】
本願の開示する撮像装置の一つの態様によれば、被写体画像を高精度に生成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施例１に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施例２に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例２における位相板の形状例を示す図である。
【図４】図４は、実施例２における位相板の形状例を示す図である。
【図５】図５は、実施例２における光学系が有するＰＳＦの一例を示す図である。
【図６】図６は、実施例２における逆フィルタの一例を示す図である。
【図７】図７は、実施例２に係る撮像装置により生成される被写体画像の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施例２に係る撮像装置における被写界深度特性を示す図である。
【図９】図９は、実施例２に係る撮像装置による撮像処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、ＷＦＣ技術が採用される従来の撮像装置の光学系を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した従来の位相板の形状例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１０に示した従来の位相板の形状例を示す図である。
【図１３】図１３は、従来の光学系が有するＰＳＦの一例を示す図である。
【図１４】図１４は、従来の逆フィルタの一例を示す図である。
【図１５】図１５は、従来の被写体画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本願の開示する撮像装置及び撮像方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願の開示する撮像装置及び撮像方法が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３１】
まず、図１を用いて、実施例１に係る撮像装置について説明する。図１は、実施例１に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、実施例１に係る撮像装置１は、光学系１０と、撮像素子２０と、生成部３０とを有する。光学系１０は、撮影対象の被写体から発せられる光を撮像素子２０に入射する。具体的には、光学系１０は、レンズ１１及び１２と、光波面変調素子１３とを有する。【００３２】
レンズ１１は、被写体から発せられる光を屈折させる。光波面変調素子１３は、レンズ１１を介して照射される被写体の光束を３方向以上に分散させ、分散させた光束をレンズ１２を介して撮像素子２０に入射する。例えば、光波面変調素子１３は、撮像素子２０の受光面のうち、任意の位置から３方向以上に分散した領域に対して、被写体の光束を結像させる。【００３３】
撮像素子２０は、光波面変調素子１３により分散された光束を受光して結像する。生成部３０は、撮像素子２０により結像されて得られる被写体像に対してデジタル処理を施すことにより被写体画像を生成する。言い換えれば、生成部３０は、中間画像である被写体像から被写体画像を復元する。【００３４】
このように、実施例１に係る撮像装置１は、被写体から発せられる光束を３方向以上に分散させ、分散させた光束を結像する。これにより、実施例１に係る撮像装置１は、図１３に示したＰＳＦが２方向に分散する撮像装置と比較して、デジタル処理時にＭＴＦが「０」に近い値となる領域が少ない。すなわち、実施例１に係る撮像装置１は、逆フィルタ「Ｈｉｎｖ」が大きい値になる領域が少ないので、ノイズの影響を受ける領域を少なくすることができ、その結果、被写体画像にゴーストが生じることを防止することができる。このようなことから、実施例１に係る撮像装置１は、被写体画像を高精度に生成することができる。
【実施例２】
【００３５】
次に、実施例２では、３方向に分散したＰＳＦを有する撮像装置の例について説明する。以下では、実施例２に係る撮像装置の構成例、実施例２に係る撮像装置の被写界深度特性、実施例２に係る撮像装置による撮像処理手順について順に説明する。【００３６】
［実施例２に係る撮像装置の構成］
まず、図２を用いて、実施例２に係る撮像装置について説明する。図２は、実施例２に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。図２に示した撮像装置１００は、例えば、デジタルカメラ、携帯電話機等の携帯情報端末に搭載されるカメラ、画像検査装置に搭載されるカメラ、自動制御用産業カメラ等である。【００３７】
図２に示すように、実施例２に係る撮像装置１００は、光学系１１０と、撮像素子１２０と、ＡＤＣ（Analog  To  Digital  Converter）１３０と、タイミング制御部１４０と、画像処理部１５０と、信号処理部１６０と、制御部１７０とを有する。【００３８】
光学系１１０は、撮影対象の被写体から発せられる光を撮像素子１２０に入射する。具体的には、光学系１１０は、レンズ１１１〜１１３と、位相板１１４とを有する。レンズ１１１及び１１２は、撮影対象の被写体から発せられる光を屈折させる。【００３９】
位相板１１４は、例えば光波面変調素子であり、レンズ１１１及び１１２を介して照射される被写体の光束を３方向に分散させる。そして、位相板１１４によって分散された光束は、レンズ１１３を介して、撮像素子１２０に結像される。具体的には、位相板１１４は、撮像素子１２０の受光面のうち、任意の位置から３方向に分散した領域に対して、被写体の光束を結像させる。【００４０】
ここで、図３及び図４を用いて、位相板１１４の形状について説明する。図３及び図４は、実施例２における位相板１１４の形状例を示す図である。図３に示した位相板１１４は、位相板１１４のＸＹ面とレンズ１１２やレンズ１１３とが対向するように配置される。言い換えれば、位相板１１４は、Ｚ軸方向にレンズ１１２やレンズ１１３が配置されるように光学系１１０に挿入される。なお、図３に示した例では、図中の上方にレンズ１１１及び１１２が位置し、図中の下方にレンズ１１３や撮像素子１２０が位置するものとする。【００４１】
図３及び図４に示すように、位相板１１４の表面形状は、突起している凸部と窪んでいる凹部との組合せが３個形成される形状である。図３及び図４に示した例では、位相板１１４の表面形状は、ＸＹ面の周縁に、レンズ１１２が位置する方向に突起している凸部と、レンズ１１２が位置する方向に対して窪んでいる凹部との組合せが３個形成される形状である。言い換えれば、位相板１１４は、ＸＹ面の周縁に、レンズ１１２に近づく方向に突起している凸部と、レンズ１１２から離れる方向に突起している凸部とが交互に繰り返して３組形成される形状である。このような位相板１１４の形状は、例えば、以下の式（８）により表される。【００４２】
【数８】
0005477464.tif 000009
【００４３】
上記式（８）に示した「Ａ」は、任意の係数である。上記式（８）で表される形状の位相板１１４は、ＸＹ平面上における任意の位置から３方向に分散した位相分布を有する。具体的には、位相板１１４の位相分布は、例えば、以下の式（９）により表される。【００４４】
【数９】
0005477464.tif 000010
【００４５】
上記式（９）に示したα１、α２、α３、α４は、任意の係数である。例えば、α１は「０．０１９６」であり、α２は「−０．１３６３」であり、α３は「−０．０２８８」であり、α４は「０．０３７３」である。【００４６】
実施例２における位相板１１４は、図３及び図４に例示したような形状であり、上記式（８）に例示する位相分布を有するので、被写体から発せられる光束を３方向に分散させることができる。【００４７】
図２の説明に戻って、撮像素子１２０は、光学系１１０から入射される光束を結像する。具体的には、撮像素子１２０は、位相板１１４によって分散された光束をレンズ１１３を介して受光して結像する。かかる撮像素子１２０は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等である。なお、撮像素子１２０によって結像されて得られる被写体像は、位相板１１４によって光束が分散されているので、ピントがずれた状態のボケた画像であり、中間画像となる。【００４８】
ＡＤＣ１３０は、撮像素子１２０から入力されるアナログ信号の中間画像をデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換後の中間画像を画像処理部１５０に出力する。タイミング制御部１４０は、信号処理部１６０による指示に従って、撮像素子１２０やＡＤＣ１３０の駆動タイミングを制御する。【００４９】
画像処理部１５０は、ＡＤＣ１３０から入力されるデジタル信号の中間画像に対して、デジタル処理を施すことにより、被写体画像を生成する。具体的には、画像処理部１５０は、図２に示すように、バッファ１５１と、記憶部１５２と、畳み込み演算制御部１５３と、畳み込み演算部１５４とを有する。【００５０】
バッファ１５１は、ＡＤＣ１３０から入力されるデジタル信号の中間画像を記憶する。記憶部１５２は、光学系１１０のＰＳＦにより決定される畳み込み演算用のカーネルデータを記憶する。具体的には、記憶部１５２は、ＰＳＦ「ｇ」をフーリエ変換した結果であるＯＴＦ「Ｇ」の逆フィルタ「Ｈｉｎｖ」を逆フーリエ変換して得られるカーネルデータ「ｈｉｎｖ」を記憶する。例えば、記憶部１５２は、光学倍率に対応付けてカーネルデータ「ｈｉｎｖ」を記憶する。また、例えば、記憶部１５２は、撮像装置１００と被写体との距離情報に対応付けてカーネルデータ「ｈｉｎｖ」を記憶する。【００５１】
畳み込み演算制御部１５３は、制御部１７０による制御に従って、畳み込み演算に用いられるカーネルデータの入れ替え制御等を行う。具体的には、畳み込み演算制御部１５３は、後述する制御部１７０によって露出設定時に決定される露出情報等に基づいて、記憶部１５２に記憶されているカーネルデータのうち、畳み込み演算に用いるカーネルデータを選択する。【００５２】
畳み込み演算部１５４は、畳み込み演算制御部１５３によって選択されたカーネルデータに基づいて、バッファ１５１に記憶されているデジタル信号の中間画像に対して畳み込み演算を行うことにより、被写体画像「ｆ」を生成する。例えば、中間画像を「ｈ」とし、畳み込み演算制御部１５３によって選択されたカーネルデータを「ｈｉｎｖ」とした場合に、畳み込み演算部１５４は、上記式（７）に示した畳み込み演算を行うことにより、被写体画像「ｆ」を生成する。【００５３】
なお、図２では、畳み込み演算部１５４が、記憶部１５２に記憶されているカーネルデータに基づいて、中間画像のデジタル信号に対して畳み込み演算を行うことにより被写体画像を生成する例を示した。しかし、実施例２における画像処理部１５０は、上記例以外の処理を行うことにより、被写体画像を生成してもよい。【００５４】
例えば、記憶部１５２は、光学倍率等に対応付けて、上記式（６）に示した逆フィルタ「Ｈｉｎｖ」を記憶してもよい。そして、畳み込み演算制御部１５３は、制御部１７０によって決定される露出情報等に基づいて、記憶部１５２に記憶されている逆フィルタから演算用の逆フィルタを選択する。そして、畳み込み演算部１５４は、畳み込み演算制御部１５３によって選択された逆フィルタと、バッファ１５１に記憶されているデジタル信号の中間画像とを用いて、上記式（５）に示した乗算を行う。そして、畳み込み演算部１５４は、かかる乗算結果を逆フーリエ変換することにより、被写体画像「ｆ」を生成してもよい。【００５５】
信号処理部１６０は、画像処理部１５０によって生成された被写体画像に対して、カラー補間処理、ホワイトバランス、ＹＣｂＣｒ変換処理等を行う。また、信号処理部１６０は、カラー補間処理等を行った被写体画像を、図示しないメモリ等に格納したり、図示しない表示部に表示制御したりする。なお、信号処理部１６０は、例えば、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）である。【００５６】
制御部１７０は、撮像装置１００を全体制御する。具体的には、制御部１７０は、撮像素子１２０に光を与える露出を制御したり、図示しない操作部等に入力された操作内容に応じて、ＡＤＣ１３０、画像処理部１５０、信号処理部１６０の動作を制御したりする。【００５７】
ここで、図５〜図７を用いて、図２に示した画像処理部１５０によって生成される被写体画像について説明する。図５は、実施例２における光学系１１０が有するＰＳＦの一例を示す図である。図６は、実施例２における逆フィルタの一例を示す図である。図７は、実施例２に係る撮像装置１００により生成される被写体画像の一例を示す図である。【００５８】
図５に示した例のように、光学系１１０のＰＳＦは、３方向に分散している。このようなＰＳＦをフーリエ変換した結果であるＭＴＦは、直交する２方向に分散するＰＳＦをフーリエ変換したＭＴＦと比較して、対称性を有し、「０」に近い値になる領域が少ない。その結果、実施例２に係る撮像装置１００によって用いられる逆フィルタ「Ｈｉｎｖ」は、図６に示した例のように、対称性を有する。このため、実施例２に係る撮像装置１００によって用いられる逆フィルタ「Ｈｉｎｖ」は、図１４に示した例と比較して、ノイズの影響を受けやすい領域が少ない。【００５９】
このようなことから、畳み込み演算部１５４により生成される被写体画像にゴーストが含まれる可能性は低い。図７に、畳み込み演算部１５４により生成される被写体画像の一例を示す。図７に示すように、畳み込み演算部１５４により生成される被写体画像は、図１５に示した被写体画像と比較して、ゴーストが生じていない。以上のことから、実施例２に係る撮像装置１００は、被写体画像を高精度に生成することができる。【００６０】
［被写界深度特性］
次に、図８を用いて、実施例２に係る撮像装置１００における被写界深度特性について説明する。図８は、実施例２に係る撮像装置１００における被写界深度特性を示す図である。ここでは、実施例２に係る撮像装置１００と、ＰＳＦが２方向に分散する撮像装置とを比較して、被写界深度特性について説明する。【００６１】
図８に示した例では、撮像装置と被写体との距離を「ｚ１」と「ｚ２」に変動させて、ＯＴＦの差分の二乗和を評価関数としている。具体的には、かかる評価関数ＥＦ（Error  Function）は、以下の式（１０）により求められる。【００６２】
【数１０】
0005477464.tif 000011
【００６３】
図８に示した例のように、実施例２における光学系１１０のように３方向に分散するＰＳＦの方が、直交する２方向に分散するＰＳＦよりも被写体距離に応じたＭＴＦの差が小さい。すなわち、実施例２に係る撮像装置１００は、ＰＳＦが２方向に分散する撮像装置よりも、被写界深度特性を向上させることができる。【００６４】
次に、図９を用いて、実施例２に係る撮像装置１００による撮像処理の手順について説明する。図９は、実施例２に係る撮像装置１００による撮像処理手順を示すフローチャートである。【００６５】
図９に示すように、撮像装置１００は、利用者等によって撮影操作が行われた場合に（ステップＳ１０１肯定）、制御部１７０が撮像素子１２０に対して露出制御を行うとともに、ＡＤＣ１３０、画像処理部１５０及び信号処理部１６０の動作を制御する。【００６６】
そして、位相板１１４は、レンズ１１１及び１１２を介して照射される被写体の光束を３方向に分散させる（ステップＳ１０２）。そして、位相板１１４によって分散された光束は、レンズ１１３を介して、撮像素子１２０に結像される（ステップＳ１０３）。これにより、撮像装置１００は、撮影対象の被写体画像に対応する中間画像を得ることができる。続いて、画像処理部１５０は、カーネルデータに基づいて、デジタル信号の中間画像に対して畳み込み演算を行うことにより、被写体画像を生成する（ステップＳ１０４）。【００６７】
［実施例２の効果］
上述してきたように、実施例２に係る撮像装置１００は、ＰＳＦが３方向に分散する光学系１１０を有するので、デジタル処理時にＭＴＦが「０」に近い値となる領域が少ない。すなわち、実施例２に係る撮像装置１００は、逆フィルタが大きい値になる領域が少ないので、ノイズの影響を受ける領域を少なくすることができ、その結果、被写体画像にゴーストが生じることを防止することができる。このようなことから、実施例２に係る撮像装置１００は、被写体画像を高精度に生成することができる。【００６８】
また、実施例２に係る撮像装置１００の位相板１１４は、図３及び図４に例示した形状であるので、被写体から発せられる光束を３方向に分散させることができる。【００６９】
また、実施例２に係る撮像装置１００の位相板１１４は、上記式（９）によって表される位相分布を有するので、被写体から発せられる光束を３方向に分散させることができる。【００７０】
なお、上記実施例２では、被写体から発せられる光束を３方向に分散させる位相板１１４の例を示した。しかし、位相板１１４は、被写体から発せられる光束を４方向以上に分散させてもよい。このことは、例えば、位相板１１４の表面形状が、ＸＹ面の周縁に、レンズ１１２が位置する方向に突起している凸部と、レンズ１１２が位置する方向に対して窪んでいる凹部との組合せが４個以上形成されることで実現できる。【００７１】
また、上記実施例２では、位相板１１４を図３及び図４に例示した形状にすることで、被写体から発せられる光束を３方向に分散させる例を示した。しかし、位相板１１４は、波面を変形させるものであればいかなるものでもよい。例えば、位相板１１４は、屈折率が変化する屈折率分布型波面変調レンズのような光学素子であってもよい。【００７２】
また、上記実施例２では、光学系１１０が位相板１１４を有する例を示した。しかし、光学系１１０のレンズ１１１やレンズ１１２等が、位相板１１４と一体となることで、被写体から発せられる光束を３方向に分散させることを実現してもよい。例えば、レンズ表面が加工されたことで屈折率が変化する波面変調ハイブリッドレンズ等をレンズ１１２の代わりに用いることで、被写体から発せられる光束を３方向に分散させることを実現してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１  撮像装置
１０  光学系
１１、１２  レンズ
１３  光波面変調素子
２０  撮像素子
３０  生成部
９０  光学系
９１  レンズ
９４  位相板
９５  撮像素子
１００  撮像装置
１１０  光学系
１１１、１１２、１１３  レンズ
１１４  位相板
１２０  撮像素子
１３０  ＡＤＣ
１４０  タイミング制御部
１５０  画像処理部
１５１  バッファ
１５２  記憶部
１５３  畳み込み演算制御部
１５４  畳み込み演算部
１６０  信号処理部
１７０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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