(57)【要約】【課題】光変調板において、結像光学系からなる撮像レンズを容易に被写界深度拡大光学系として機能させることができるようにする。【解決手段】結像光学系からなる撮像レンズ１００の光路上に光変調板１０を挿入して、この光変調板１０の挿入された撮像レンズ１００を被写界深度拡大光学系として機能させるにあたり、この光変調板１０を、撮像レンズ１００のみを結像光学系として機能させるときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｋｐと、撮像レンズ１００の光路上に光変調板１０を挿入してこの光変調板１０の挿入された撮像レンズ１００を被写界深度拡大光学系として機能させるときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｈｐとを一致させるパワーを持つものとする。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系からなる撮像レンズの光路上に挿入されて、該撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるための光変調板であって、
該光変調板が、前記撮像レンズのみを結像光学系として機能させるときの該結像光学系に関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置と、前記撮像レンズの光路上に前記光変調板を挿入して該撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるときの該被写界深度拡大光学系に関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置とを一致させるパワーを有するものであることを特徴とする光変調板。
【請求項２】
前記光変調板が、前記撮像レンズの瞳の位置の近傍に挿入されるものであることを特徴とする請求項１記載の光変調板。
【請求項３】
前記光変調板が単レンズであることを特徴とする請求項１または２記載の光変調板。
【請求項４】
前記請求項１から３のいずれか１項記載の光変調板を装着可能な前記撮像レンズであって、
前記光変調板を着脱可能に保持する着脱保持部を備えたものであることを特徴とする撮像レンズ。
【請求項５】
前記請求項１から３のいずれか１項記載の光変調板を装着可能な前記撮像レンズであって、
前記撮像レンズがズームレンズであることを特徴とする撮像レンズ。
【請求項６】
物点側から、ズーム時に固定される正の第１群、ズーム時に移動される負の第２群、ズーム時に固定される第３群、ズーム時に移動される正の第４群をこの順に備え、
前記光変調板が、前記第２群と前記第３群との間、または前記第３群中に装着可能であることを特徴とする請求項５記載の撮像レンズ。
【請求項７】
前記光変調板を着脱可能に保持する着脱保持部を備えたものであることを特徴とする請求項５または６記載の撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光変調板および撮像レンズに関し、詳しくは、結像光学系からなる撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるための光変調板およびこの光変調板が装着される撮像レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被写界深度拡大光学系を通してボケの与えられた光学像の撮像で得られた原画像に画像復元処理を施して、その原画像のボケを補正する手法が知られている。
【０００３】
この画像復元処理は、その原画像に対し、被写界深度拡大光学系の持つボケ特性の逆特性を持つ復元フィルタを作用させてこの原画像のコントラストを高めることにより、被写界深度の深い撮像レンズを用いて得られるような画像を生成する処理である。
【０００４】
このような被写界深度を拡大する手法を、例えば、店内等を監視する監視カメラに適用することにより、近距離から遠距離に亘る広い撮影範囲を監視することができる。
【０００５】
また、結像光学系からなる撮像レンズの光路上に光変調板を挿入してこの撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させる手法も知られている。なお、結像光学系は、諸収差を極力小さくして被写体を表す光学像を結像させる光学系である。
【０００６】
さらに、結像光学系からなる撮像レンズの光路上に光変調板を挿入したときには被写界深度拡大光学系として機能し、その光変調板を外した時にはこの撮像レンズを結像光学系として機能させるようにした撮像レンズ、すなわち結像光学系と被写界深度拡大光学系とを切替可能な撮像レンズも知られている（特許文献１参照）。
【０００７】
このような、結像光学系と被写界深度拡大光学系とを切替可能な撮像レンズを監視カメラに適用すると、特定の撮影距離に位置する被写体を特に高い解像力で撮影する場合と、この被写体を含む近距離から遠距離に亘る広い撮影範囲を許容できる解像力で監視する場合とを切り換えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２６８９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、結像光学系として機能する撮像レンズに対し、単に、光変調板を付加しただけでは、この撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させることができないことがある。すなわち、この光変調板の挿入された撮像レンズを通した撮像で得られる原画像に対して画像復元処理を施しても所望の画像復元効果が得られないことがある。
【００１０】
より具体的には、例えば、固定焦点の結像光学系からなる撮像レンズの光路上に光変調板を挿入して、この光変調板の挿入によりその撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させる場合においては、この撮像レンズに対する撮像面の位置を適切に調節しないと所望の画像復元効果の得られる原画像を取得できないことがある。例えば、近距離および遠距離に位置する被写体を同時に撮像して得られた原画像に対して画像復元処理を施したときに、遠距離に位置する被写体を表すボケの生じた原画像については所望のコントラストを有する画像に復元することができるが、近距離に位置する被写体を表すボケの生じた原画像については所望のコントラストを有する画像に復元することができないことがある。
【００１１】
このような現象は、撮像レンズの光路上に光変調板を挿入して被写界深度拡大光学系として機能させているときに形成された光学像を撮像すべき位置、すなわち、所望の画像復元効果の得られる原画像を取得可能な撮像面の位置が、結像光学系からなる撮像レンズのみを通して結像される光学像の結像位置とは異なるために生じるものである。
【００１２】
そのため、撮像レンズの光路上に光変調板を挿入することなくこの撮像レンズを結像光学系として機能させる状態から、撮像レンズの光路上に光変調板を挿入してこの光変調板の挿入された撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させる状態に切り換えたときに、光学系を調節することなく所望の画像復元効果が得られる原画像を撮像できるようにしたいという要請がある。
【００１３】
なお、上記課題は、監視カメラに使用される撮像レンズに限らず、一般のカメラ装置に使用される撮像レンズに共通する課題である。
【００１４】
すなわち、例えば、民生用のいわゆるデジカメに関しても、人物のみを特に高い解像度で表す画像を取得する場合と、人物と背景の両方を許容可能な解像度で表す被写界深度の深い画像を復元可能な原画像を取得する場合とを容易に切り換えられるようにしたいという要請もある。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、結像光学系からなる撮像レンズを、容易に、被写界深度拡大光学系として機能させるようにすることができる光変調板およびこの光変調板が挿入される撮像レンズを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の光変調板は、結像光学系からなる撮像レンズの光路上に挿入されて、この撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるものであって、この光変調板が、撮像レンズのみを結像光学系として機能させるときのこの結像光学系に関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置と、その撮像レンズの光路上に光変調板を挿入してこの撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるときのその被写界深度拡大光学系に関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置とを一致させるパワーを有することを特徴とするものである。
【００１７】
すなわち、この光変調板は、結像光学系からなる撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるために撮像レンズの光路上に挿入されるものであって、この光変調板は、光変調板が挿入されることなく結像光学系として機能している撮像レンズに関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置と、その撮像レンズの光路上に光変調板が挿入されて被写界深度拡大光学系として機能しているこの光変調板の挿入された撮像レンズに関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置とを一致させるパワーを有することを特徴とするものである。
【００１８】
なお、前記ピーク位置を一致させるとは、各ピーク位置を完全に一致させる場合に限るものではなく、光変調板の挿入された撮像レンズを、所望の画像復元効果の得られる原画像を取得可能な被写界深度拡大光学系として機能させることができるように、光変調板の挿入された撮像レンズに関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置を、光変調板の挿入されていない撮像レンズに関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置に対して近接配置させる（一致させる）ことを意味するものである。
【００１９】
前記光変調板は、撮像レンズの瞳の位置の近傍に挿入されるものであることが望ましい。なお、「瞳の位置の近傍」は「瞳の位置」を含むものを意味する。
【００２０】
なお、前記瞳位置近傍（撮像レンズの瞳の位置の近傍）とは、瞳位置からのずれ幅がそのレンズ系中最も薄いレンズエレメントの中心厚の２倍以下であることを意味する。
【００２１】
前記光変調板は、単レンズとすることができる。なお、単レンズは、接合されていない１つのレンズを意味するものである。２枚以上のレンズを接合して一体化したものは、前記単レンズには含めない。
【００２２】
本発明の撮像レンズは、光変調板を装着可能な撮像レンズであって、その光変調板を着脱可能に保持する着脱保持部を備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の他の撮像レンズは、光変調板を装着可能な撮像レンズであって、この撮像レンズがズームレンズであることを特徴とするものである。
【００２４】
前記ズームレンズである撮像レンズは、物点側から、ズーム時に固定される正の第１群、ズーム時に移動される負の第２群、ズーム時に固定される第３群、ズーム時に移動される正の第４群をこの順に備え、光変調板が、第２群と第３群との間、または第３群中に装着可能であることを特徴とするものである。この撮像レンズは、光変調板を着脱可能に保持する着脱保持部を備えたものとすることが望ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の光変調板および撮像レンズによれば、光変調板を、撮像レンズのみを結像光学系として機能させるときのこの撮像レンズに関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置と、撮像レンズの光路上に光変調板を挿入してこの光変調板の挿入された撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるときのこの被写界深度拡大光学系に関するデフォーカスＭＴＦのピーク位置とを一致させるパワーを有するものとしたので、結像光学系として機能する撮像レンズを、容易に、所望の画像復元効果の得られる原画像を取得可能な被写界深度拡大光学系として機能させることができる。
【００２６】
すなわち、従来、結像光学系として機能する単焦点レンズやズームレンズ等の撮像レンズの光路上に、単に光変調板を挿入してこの撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるときには、この撮像レンズのみを結像光学系として機能させるときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置と、その光変調板の挿入された撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置とがずれてしまうため、例えば、撮像レンズに対する撮像面の位置を調節して上記ピーク位置のずれを補正する必要があった。
【００２７】
これに対して本発明の光変調板は、撮像レンズのみを結像光学系として機能させるときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置と、この撮像レンズの光路上に光変調板を挿入してその光変調板の挿入された撮像レンズを被写界深度拡大光学系として機能させるときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置とを一致させるようなパワーを有しているので、この撮像レンズを結像光学系として機能させるときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置と、被写界深度拡大光学系として機能させるときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置とを無調整で一致させることができる。
【００２８】
そのため、撮像レンズに光変調板を挿入して被写界深度拡大光学系として機能させているときの撮像で得られたボケの与えられた原画像は、デフォーカスＭＴＦのピーク位置に撮像面を位置させて撮像されたものとすることができ、デフォーカスＭＴＦの他の位置に撮像面を位置させて撮像された画像（原画像）よりもコントラストの高い画像が得られる。そして、この原画像に対して画像復元処理を施すことにより、その原画像のコントラストを予め定められた所定のコントラスト以上に容易に引き上げることができる。
【００２９】
したがって、結像光学系からなる撮像レンズを、容易に、所望の画像復元効果の得られる原画像を取得可能な被写界深度拡大光学系として機能させることができる。
【００３０】
なお、このような光変調板は、既存の結像光学系からなる撮像レンズに対しても適用することができる。すなわち、一般に市販されている撮像レンズに対して、新たに設計した光変調板を適用することにより、この撮像レンズを容易に被写界深度拡大光学系として機能させることができる。
【００３１】
なお、既存の製品として、パワーを持つフィルタが挿入される望遠レンズが知られているが、この望遠レンズは、フィルタの着脱によりその望遠レンズを結像光学系として機能させたり、被写界深度拡大光学系として機能させたりするものではない。このような望遠レンズは、上記のような所望の画像復元効果の得られる原画像を取得可能とする撮像装置とは全く異なるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本発明の実施の形態である広角端に設定された撮像レンズに光変調板が挿入されている状態を示す断面図
【図１Ｂ】望遠端に設定された撮像レンズに光変調板が挿入されている状態を示す断面図
【図２】撮像レンズに対して光変調板を着脱するときのデフォーカスＭＴＦを表す曲線を示す図
【図３Ａ】実施例１の広角端に設定されている撮像レンズに光変調板を装着した状態を示す断面図
【図３Ｂ】実施例１の望遠端に設定されている撮像レンズに光変調板を装着した状態を示す断面図
【図４Ａ】実施例１の広角端に設定され光変調板の無い撮像レンズの諸収差を示す図
【図４Ｂ】実施例１の望遠端に設定され光変調板の無い撮像レンズの諸収差を示す図
【図５Ａ】実施例１の広角端に設定され光変調板が装着された撮像レンズの諸収差を示す図
【図５Ｂ】実施例１の望遠端に設定され光変調板が装着された撮像レンズの諸収差を示す図
【図６Ａ】実施例１の広角端に設定された撮像レンズの３種類のデフォーカスＭＴＦ曲線を示す図
【図６Ｂ】実施例１の望遠端に設定された撮像レンズの３種類のデフォーカスＭＴＦ曲線を示す図
【図７】光変調板の曲率半径の変化に応じたデフォーカスＭＴＦのピーク位置の変化を示す図
【図８】実施例２において単焦点の撮像レンズに光変調板を装着ない状態を示す断面図
【図９】実施例２において単焦点の撮像レンズに光変調板を装着ない状態を示す断面図
【図１０】実施例２の単焦点の撮像レンズに光変調板を装着ない状態における諸収差を示す図
【図１１】実施例２の単焦点の撮像レンズに光変調板を装着した状態における諸収差を示す図
【図１２】実施例２における単焦点の撮像レンズの３種類のデフォーカスＭＴＦ曲線を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１Ａ、１Ｂは本発明の実施の形態における光変調板およびズームレンズである撮像レンズとを示す図、図１Ａは広角端に設定された撮像レンズに対して光変調板が配置されている状態を示す図、図１Ｂは望遠端に設定された撮像レンズに対して光変調板が配置されている状態を示す図である。図２は、縦軸にＭＴＦの値、横軸にデフォーカス量δを示す座標上にデフォーカスＭＴＦを表す曲線を示す図である。
【００３４】
本発明の撮像レンズ１００は、諸収差を極力小さくして被写体を表す光学像を結像させる結像光学系からなるズームレンズであり、被写体５を表す光学像５Ｑを撮像素子３２０の撮像面３２０Ｓ上に結像させるとともに、この撮像レンズ１００の光路上に光変調板１０を装着可能なものである。
【００３５】
本発明の光変調板１０は、結像光学系からなる撮像レンズ１００を被写界深度拡大光学系として機能させるためにこの撮像レンズ１００の光路上に挿入されるものである。すなわち、結像光学系である撮像レンズ１００と、光変調素子である光変調板１０とを組み合わせた光学系は被写界深度拡大光学系として機能するようになる。
【００３６】
この光変調板１０は、光変調板１０を装着することなく撮像レンズ１００のみを結像光学系として機能させるときのこの結像光学系に関するデフォーカスＭＴＦ（図２中の曲線Ｋ）のピーク位置Ｋｐと、撮像レンズ１００の光路上に光変調板１０を挿入してこの光変調板１０の挿入により撮像レンズ１００を被写界深度拡大光学系として機能させるときのこの被写界深度拡大光学系に関するデフォーカスＭＴＦ（図２中の曲線Ｈ）のピーク位置Ｈｐとを一致させるパワーを有するものである。
【００３７】
なお、図２中の曲線Ｋは、光変調板１０の配置されていない撮像レンズ１００に関するデフォーカスＭＴＦ（すなわち、結像光学系に関するＭＴＦ）を示すものであり、後述する曲線Ｋｔおよび曲線Ｋｗの両方を示すものである。ここで、曲線Ｋｔは、光変調板１０の配置されていない撮像レンズ１００を望遠端に設定したときのデフォーカスＭＴＦを示し、曲線Ｋｗは、光変調板１０の配置されていない撮像レンズ１００を広角端に設定したときのデフォーカスＭＴＦを示している。なお、曲線Ｋｔのピーク位置（デフォーカスＭＴＦのピーク位置）をＫｔｐで示し、曲線Ｋｗのピーク位置（デフォーカスＭＴＦのピーク位置）をＫｗｐで示している。
【００３８】
また、図２中の曲線Ｈは、光変調板１０を配置した撮像レンズ１００に関するデフォーカスＭＴＦ（すなわち、被写界深度拡大光学系に関するＭＴＦ）を示すものであり、後述する曲線Ｈｔおよび曲線Ｈｗの両方を示すものである。ここで、曲線Ｈｔは、光変調板１０を配置した撮像レンズ１００を望遠端に設定したときのデフォーカスＭＴＦを示し、曲線Ｈｗは、光変調板１０を配置した撮像レンズ１００を広角端に設定したときのデフォーカスＭＴＦを示している。なお、曲線Ｈｔのピーク位置（デフォーカスＭＴＦのピーク位置）をＨｔｐで示し、曲線Ｈｗのピーク位置（デフォーカスＭＴＦのピーク位置）をＨｗｐで示している。
【００３９】
なお、デフォーカスＭＴＦを表す曲線は、上記結像光学系や被写界深度拡大光学系等を通して形成される光学像を検出する位置を撮像レンズに対して光軸方向に移動させながらＭＴＦの値を測定したときのそのＭＴＦの値の変化を示す曲線である。
【００４０】
また、上記デフォーカスＭＴＦは光軸上において測定されるものである。
【００４１】
また、図２中のデフォーカス量δが±０となる検出の基準位置は、デフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｋのピーク位置Ｋｐに一致するように定められたものであり、この検出の基準位置は、後述する撮像素子３２０の撮像面３２０Ｓの位置と一致する。
【００４２】
なお、撮像レンズ１００と検出位置との光軸Ｚ１方向における間隔が撮像レンズ１００と上記検出の基準位置との間隔よりも大きくなる場合にデフォーカス量δが正（＋）となる。一方、撮像レンズ１００と検出位置との光軸Ｚ１方向における間隔が撮像レンズ１００と上記検出の基準位置との間隔よりも小さくなる場合にデフォーカス量δが負（−）となる。
【００４３】
また、図１Ａ、１Ｂは、光変調板１０が単レンズであって撮像レンズ１００の瞳の位置の近傍に挿入されている状態を示している。
【００４４】
また、撮像レンズ１００は、光変調板１０を、この撮像レンズ１００の光路上に着脱可能に保持する着脱保持部１１０を備えている。
【００４５】
この着脱保持部１１０には、従来より知られている機構であるねじ込み式やバヨネット式等の着脱方式を採用することができる。
【００４６】
すなわち、例えば、外周部に雄ネジが形成された円筒枠の内側に光変調板１０を保持するように形成したレンズ枠１１１を用意するとともに、内周部に雌ネジが形成されたホルダ１１２を撮像レンズ１００の側に配置する。
【００４７】
そして、レンズ枠１１１に光変調板１０が保持されている状態で、ホルダ１１２の内側に形成された雌ネジに対してレンズ枠１１１の外側に形成された雄ネジを螺合させて、撮像レンズ１００に対してレンズ枠１１１を固定することにより、撮像レンズ１００に対して光変調板１０を装着することができる。また、この螺合を外して撮像レンズ１００に装着されたレンズ枠１１１を外すことにより、撮像レンズ１００に対して光変調板１０を取り外すことができる。これにより、撮像レンズ１００に対して光変調板１０を着脱可能に保持することができる。
【００４８】
このように、着脱保持部１１０をレンズ枠１１１とホルダ１１２とで構成することができる。
【００４９】
なお、レンズ枠１１１が光変調板１０を保持する場合には、例えば、レンズ枠１１１に対して光変調板１０を接着固定するようにしてもよい。
【００５０】
また、ズームレンズである撮像レンズ１００は、物点側から、ズーム時に固定される正の第１群Ｕ１、ズーム時に移動される負の第２群Ｕ２、ズーム時に固定される第３群Ｕ３、ズーム時に移動される正の第４群Ｕ４をこの順に備えたものであり、第２群Ｕ２と第３群Ｕ３との間、または第３群Ｕ３中に光変調板１０が着脱自在に配されるように構成されている。
【００５１】
なお、図１Ａ、１Ｂは、第３群Ｕ３中に光変調板１０が装着された状態を示している。
【００５２】
撮像部３００には、撮像素子３２０が配置されるとともに、この撮像部３００に対して撮像レンズ１００を装着するときの位置決めの基準となる撮像マウント部３３０が形成されている。
【００５３】
一方、撮像レンズ１００には、この撮像レンズ１００が撮像部３００に装着されるときの位置決めの基準となるレンズマウント部１２０が形成されている。
【００５４】
そして、撮像マウント部３３０に対してレンズマウント部１２０が装着されることにより、撮像レンズ１００と撮像部３００との位置関係が正しく定められる。
【００５５】
なお、撮像マウント部３３０に対するレンズマウント部１２０の装着には、ねじ込み式やバヨネット式を採用することができる。
【００５６】
このように、撮像部３００に対する撮像レンズ１００の位置関係が正しく定められたときの、撮像素子３２０の撮像面３２０Ｓに対する撮像レンズ１００の位置がデフォーカス量δが±０となる検出の基準位置となるように、撮像レンズ１００と撮像部３００とが設計されている。
【００５７】
このように位置関係が正しく定められている状態で撮像レンズ１００のみを通して撮像素子３２０の撮像面３２０Ｓ上に（デフォーカス量が±０の位置に）結像される光学像のＭＴＦの値が、上記図２に示すデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｋのピーク位置ＫｐにおけるＭＴＦの値に対応している。
【００５８】
画像処理部３５０は、撮像面３２０Ｓ上に形成された光学像５Ｑを撮像素子３２０で撮像して得られた画像を表す画像データに対して、画像復元処理を施したり、この画像復元処理を含まない通常の画像処理を施したりするものである。
【００５９】
表示部３６０は、画像処理部３５０によって画像処理が施された画像データの表す画像を表示するものである。
【００６０】
より具体的には、撮像レンズ１００に光変調板１０を装着して被写界深度拡大光学系として機能させているときに撮像面３２０Ｓ上に形成された光学像５Ｑｈを撮像素子３２０で撮像して得た画像データの表す画像Ｇｈ１は、光変調板１０によってボケの与えられた光学像５Ｑｈを表すものとなる。
【００６１】
このボケの与えられた画像Ｇｈ１を表す画像データは画像処理部３５０に入力され、この画像処理部３５０が、画像Ｇｈ１を表す画像データに対して画像復元処理を施して、この画像Ｇｈ１のコントラストを高めてなる復元画像Ｇｈｓ１を生成する。画像処理部３５０から出力された復元画像Ｇｈｓ１を表す画像データは表示部３６０に入力され表示される。
【００６２】
なお、撮像レンズ１００に光変調板１０を装着することなく結像光学系として機能させているときに撮像面３２０Ｓ上に形成された光学像５Ｑｋを撮像素子３２０で撮像して得た画像Ｇｋ１を表す画像データは、ピントの合ったコントラストの高い光学像５Ｑｋを表すものとなる。この画像Ｇｋ１を表す画像データは、画像処理部３５０によって画像復元処理が施されることなく通常の画像処理が施される。通常の画像処理が施されて画像処理部３５０から出力された画像Ｇｋ１′を表す画像データが表示部３６０に表示される。
【００６３】
上記画像復元処理については、従来より知られている手法を採用することができる。
【００６４】
なお、光変調板１０の挿入位置を撮像レンズ１００の光路上とすれば、この撮像レンズ１００を被写界深度拡大光学系として機能させることができるが、上記光変調板１０が挿入される位置を、撮像レンズ１００の瞳の位置の近傍としたり、さらに瞳の位置に一致させることにより、より効果的に被写界深度拡大光学系として機能させることができる。
【００６５】
また、光変調板１０は必ずしも単レンズにする場合に限らず、複数のレンズから構成されたものとしてもよい。例えば、接合レンズとしてもよい。すなわち、光変調素子は、単レンズとしたり接合レンズとしたりすることができる。
【００６６】
次に、光変調板１０および撮像レンズ１００の作用について図２等を参照して説明する。
【００６７】
撮像レンズ１００に対して光変調板１０が配置されていないときには、撮像レンズ１００は結像光学系として機能する。このように、ズームレンズである撮像レンズ１００が結像光学系として機能するときのデフォーカスＭＴＦは、曲線Ｋ（望遠端に設定されているときの曲線Ｋｔ、広角端に設定されているときの曲線Ｋｗ）で示されるものとなり、そのピーク位置Ｋｐ（望遠端に設定されているときのピーク位置Ｋｔｐ、広角端に設定されているときのピーク位置Ｋｗｐ）は、デフォーカス量δが±０となる位置である。
【００６８】
一方、撮像レンズ１００に対して光変調板１０が配置されているときには、この光変調板１０が配された撮像レンズ１００は被写界深度拡大光学系として機能する。このように、所定パワーを持つ光変調板１０が配された撮像レンズ１００が被写界深度拡大光学系として機能するときのデフォーカスＭＴＦは、曲線Ｈ（望遠端に設定されているときの曲線Ｈｔ、広角端に設定されているときの曲線Ｈｗ）で示されるものとなり、そのピーク位置Ｈｐ（望遠端に設定されているときのピーク位置Ｈｔｐ、広角端に設定されているときのピーク位置Ｈｗｐ）はデフォーカス量δが略±０の位置となる。
【００６９】
ここで、望遠端に設定されているときのピーク位置Ｈｔｐと広角端に設定されているときのピーク位置Ｈｗｐとはデフォーカス量δが±０となる位置から多少ずれているが、デフォーカス量δが±０となる位置におけるＭＴＦの値は、ピーク位置Ｈｔｐ、ＨｗｐにおけるＭＴＦの値と略一致する。したがって、光変調板１０が配された撮像レンズ１００を、所望の画像復元効果の得られる原画像を取得可能な被写界深度拡大光学系として機能させることができる。
【００７０】
すなわち、光変調板１０が配された撮像レンズ１００を通して撮像された原画像に対して画像復元処理を施すことにより、この原画像に関するＭＴＦの値（コントラスト）を所定以上のＭＴＦの値（コントラスト）に容易に引き上げることができる。
【００７１】
デフォーカス量δが±０となる基準位置に撮像面３２０Ｓが配されるように撮像部３００に取り付けられている撮像レンズ１００に対して光変調板１０を装着した撮像で得られた画像に対して画像復元処理を施してコントラストの高い復元画像を得る際には、上記のようなデフォーカスＭＴＦのピーク位置の多少のずれによる画像品質への影響は殆どない。したがって、結像光学系である撮像レンズ１００を、容易に被写界深度拡大光学系として機能させることができる。
【００７２】
これに対して、従来技術である所定パワーを持たない単なる光変調板４１０を撮像レンズ１００に対して配置したときにデフォーカスＭＴＦは、曲線Ｊ（望遠端に設定されているときの曲線Ｊｔ、広角端に設定されているときの曲線Ｊｗ）で示されるものとなり、そのピーク位置Ｊｐ（望遠端に設定されているときのピーク位置Ｊｔｐ、広角端に設定されているときのピーク位置Ｊｗｐ）は、デフォーカス量δが±０となる位置から正（＋）の方向に大きくずれる。
【００７３】
そのため、デフォーカス量δが±０の位置におけるＭＴＦの値が、上記所定パワーを持つ光変調板１０の場合よりも大幅に低下してしまう。
【００７４】
したがって、デフォーカス量δが±０となる位置に撮像面３２０Ｓが配された撮像素子３２０の撮像で得られる画像に対して画像復元処理を施して得られる復元画像の画像品質は大きく劣化する。
【００７５】
このように、従来技術である所定パワーを持たない単なる光変調板４１０を撮像レンズ１００に対して配置しただけでは、この光変調板４１０の配された撮像レンズ１００を被写界深度拡大光学系として機能させることができない。すなわち、所定パワーを持たない単なる光変調板４１０は、結像光学系である撮像レンズ１００を、容易に被写界深度拡大光学系として機能させることができるものではない。
【００７６】
図７は、横軸に光変調板の像点側のレンズ面（球面）の曲率半径を、縦軸にデフォーカス量εを示す座標面上に、撮像レンズ１００に挿入される光変調板の像点側のレンズ面の曲率半径の変化に応じて変化するデフォーカスＭＴＦのピーク位置の変化であるピーク位置移動量εを示すものである。なお、図７においては、パワーを持たない光変調板４１０が撮像レンズ１００に挿入されているときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置をピーク位置移動量ε＝±０となる位置としている。
【００７７】
「広角端」に設定された撮像レンズ１００に対して、パワーを持たない光変調板４１０を装着したときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｊｗｐは、光変調板４１０を装着しないときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｋｗｐに対して＋Ｚ方向に８０μｍ（デフォーカス量が増大する方向に８０μｍ）移動する（図２および後述の図６Ａ参照）。また、「望遠端」に設定された撮像レンズ１００に対して、パワーを持たない光変調板４１０を装着したときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｊｔｐは、光変調板４１０を装着しないときのデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｋｔｐに対して＋Ｚ方向に６３μｍ（デフォーカス量が増大する方向に６３μｍ）移動する（図２および後述の図６Ｂ参照）。
【００７８】
したがって、約７１μｍ〔７１μｍ≒（８０μｍ＋６３μｍ）／２〕だけピーク位置を移動させて元の位置に戻すように、光変調板４１０の像点側のレンズ面の曲率半径を変更すればよい。すなわち、デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｊｐを−Ｚ方向に７１μｍ（デフォーカス量が減少する方向に７１μｍ）移動させるようにすればよい。
【００７９】
上記図７から読み取れるように、デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｊｐを−Ｚ方向に７１μｍ（デフォーカス量が減少する方向に７１μｍ）移動させるには、光変調板４１０の像点側のレンズ面の曲率半径を、−１３００ｍｍに定めればよい。このように光変調板４１０の像点側のレンズ面の曲率半径を、−１３００ｍｍに定めたものが、本発明の光変調板１０となる（後述の表１Ａ中の面番号１４の曲率半径の値を参照）。
【００８０】
＜具体的な実施例＞
以下、実施例１については図３Ａ〜図７、および表１Ａ〜表３Ａを参照して、実施例２については図８〜図１２、および表１Ｂ〜表３Ｂを参照して説明する。実施例１は、ズームレンズからなる撮像レンズに対して光変調板を着脱する場合に関するものである。実施例２は、単焦点の撮像レンズに対して光変調板を着脱する場合に関するものである。なお、撮像レンズや光変調板等の符号に関し、説明済の図１、２中の符号と一致するものは互に対応するものを示している。
【００８１】
図３Ａは、実施例１に関し、光変調板を装着したズームレンズからなる撮像レンズが「広角端」に設定されているときの概略構成を示す断面図、図３Ｂは、実施例１に関し、光変調板を装着したズームレンズからなる撮像レンズが「望遠端」に設定されているときの概略構成を示す断面図である。
【００８２】
実施例１の撮像レンズ１００は、図３Ａ、３Ｂに示すように、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、レンズＬ１、レンズＬ２、およびレンズＬ３からなる第１群、レンズＬ４、レンズＬ５，レンズＬ６，およびレンズＬ７からなる第２群、レンズＬ８からなる第３群、レンズＬ９、レンズＬ１０、およびレンズＬ１１からなる第４群、厚手の平行平面板Ｃｇ１をこの順に備えている。なお、光変調板１０が撮像レンズ１００に装着されるときには、この光変調板１０は第３群中に配される。
【００８３】
また、撮像レンズ１００や光変調板１０を通して形成される光学像を撮像する撮像面３２０Ｓが、この撮像レンズ１００の像点側における予め定められた検出の基準位置に配されている。
【００８４】
一方、図８は、実施例２について、単焦点の撮像レンズ２００から光変調板１０′が取り外されているときの概略構成を示す断面図である。図９は、実施例２について、単焦点の撮像レンズ２００に対して光変調板１０′が装着されているときの概略構成を示す断面図である。
【００８５】
実施例２の撮像レンズ２００は、図８Ａ、８Ｂに示すように、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、開口絞りＳｔ、レンズＬ１、レンズＬ２、レンズＬ３、レンズＬ４、および薄手の平行平面板Ｃｇ２をこの順に備えている。なお、光変調板１０′が撮像レンズ２００に装着されるときには開口絞りＳｔの物点側に配される。
【００８６】
また、撮像レンズ２００や光変調板１０′を通して形成される光学像を撮像する撮像面３２０Ｓ′がこの撮像レンズ１００の像点側における予め定められた検出の基準位置に配されている。
【００８７】
また、以下に示す表１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、実施例１の撮像レンズ１００の基本的なデータを示す表であり、表２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、実施例２の撮像レンズ２００の基本的なデータを示す表である。
【００８８】
表１Ａ、表２Ａにレンズデータを、表１Ｂ、表２Ｂに撮像レンズの概略仕様を、表１Ｃ、表２Ｃにレンズ面の形状（非球面の形状）を表す非球面式の各係数を示す。
【００８９】
表１Ａ、表２Ａのレンズデータにおいて、レンズ等の光学部材の面番号を物体側から像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号Ｓｉとして示す。なお、面番号Ｓｉは、図３Ａ，３Ｂ，および図８、９中のレンズ面を示す符号と対応している。また、これらのレンズデータには、開口絞りＳｔの面番号、および平行平面板Ｃｇ１、Ｃｇ２それぞれの物体側の面と像側の面の面番号等も含めて記載している。面番号の前に付した＊印は非球面であることを示している。
【００９０】
ここで、実施例１に関する表１Ａの面番号１３と１４が、光変調板１０の物点側の面と像点側の面に対応している。また、実施例２に関する表２Ａの面番号１と２が、光変調板１０′の物点側の面と像点側の面に対応している。
【００９１】
また、Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面の曲率半径（非球面の場合には近軸曲率半径）を示し、Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００９２】
また、各レンズデータ中の、Ｎｄｊは物体側から像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。
【００９３】
また、近軸曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、近軸曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
【００９４】
なお、各非球面は下記非球面式により定義される。
【数１】
2011227421.tif 000003
【００９５】
表１Ｂ、表２Ｂにおいて、レンズ全系の焦点距離（各レンズによる合成焦点距離）：ｆ、Ｆナンバー：Ｆｎｏ、半画角：ωの値それぞれを示す。また、表１Ｂにおいて、Ｄ５は第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との空気間隔、Ｄ１２は第２群Ｇ２と第３群Ｇ３との空気間隔、Ｄ１５は第３群Ｇ３と第４群Ｇ４との空気間隔、Ｄ２０は第４群Ｇ４と光学部材Ｃｇ１との空気間隔を示している。
【００９６】
さらに、表１Ｃ、表２Ｃにおいて、各非球面を表す非球面式の各係数Ｋ、Ａ３、Ａ４、Ａ５・・・の値を示す。
【表１Ａ】
2011227421.tif 000004
【表１Ｂ】
2011227421.tif 000005
【表１Ｃ】
2011227421.tif 000006
【表２Ａ】
2011227421.tif 000007
【表２Ｂ】
2011227421.tif 000008
【表２Ｃ】
2011227421.tif 000009
【００９７】
図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂは実施例１の撮像レンズ１００に関する諸収差を示す図であり、図４Ａは、広角端に設定され、かつ光変調板が装着されていない撮像レンズ１００の諸収差を示す図、図４Ｂは、望遠端に設定され、かつ光変調板が装着されていない撮像レンズ１００の諸収差を示す図、図５Ａは、広角端に設定され、かつ光変調板が装着された撮像レンズ１００の諸収差を示す図、図５Ｂは、望遠端に設定され、かつ光変調板が装着された撮像レンズ１００の諸収差を示す図である。
【００９８】
また、図１０、図１１は実施例２の撮像レンズ２００に関する諸収差を示す図であり、図１０は光変調板が装着されていない撮像レンズ２００の諸収差を示す図、図１１は光変調板が装着された撮像レンズ２００の諸収差を示す図である。
【００９９】
上記各図中の左端に球面収差、中央に非点収差、右端にディストーションを示している。なお、ディストーションの図は、レンズ全系の焦点距離ｆ、半画角θ（変数扱い、０≦θ≦ω）を用いて、理想像高をｆ×ｔａｎθとし、それからのずれ量を示す。
【０１００】
また、球面収差を示す図中においてｄ線（５８７．６ｎｍ）は実線で表示し、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）は１点鎖線で表示し、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）は２点鎖線で表示している。
【０１０１】
図６Ａ、図６Ｂ、図１２は、いずれも縦軸にＭＴＦの値、横軸にデフォーカス量δを示す座標上にデフォーカスＭＴＦを表す曲線を示す図であり、撮像面の位置をデフォーカス量δ±０の位置としたときの、５０本／ｍｍにおけるデフォーカスＭＴＦの値を示す図である。
【０１０２】
図６Ａは実施例１の撮像レンズを広角端に設定した状態におけるデフォーカスＭＴＦを表す曲線を示す３種類の図からなるものであり、左端に光変調板を装着していない撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｋｗを、右端にパワーを持つ光変調板を装着した撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｈｗを、中央にパワーを持たない光変調板を装着した撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｊｗをそれぞれ示すものである。
【０１０３】
さらに、曲線Ｋｗの表すデフォーカスＭＴＦのピーク位置をＫｗｐで示し、曲線Ｈｗの表すデフォーカスＭＴＦのピーク位置をＨｗｐで示し、曲線Ｊｗの表すデフォーカスＭＴＦのピーク位置をＪｗｐで示している。
【０１０４】
図６Ｂは実施例１の撮像レンズを望遠端に設定した状態におけるデフォーカスＭＴＦを表す曲線を示す３種類の図からなるものであり、左端に光変調板を装着していない撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｋｔを、右端にパワーを持つ光変調板を装着した撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｈｔを、中央にパワーを持たない光変調板を装着した撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｊｔをそれぞれ示すものである。
【０１０５】
さらに、曲線Ｋｔの表すデフォーカスＭＴＦのピーク位置をＫｔｐで示し、曲線Ｈｔの表すデフォーカスＭＴＦのピーク位置をＨｔｐで示し、曲線Ｊｔの表すデフォーカスＭＴＦのピーク位置をＪｔｐで示している。
【０１０６】
図１２は実施例２の撮像レンズにおけるデフォーカスＭＴＦを表す曲線を示す３種類の図からなるものであり、左端に光変調板を装着していない撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｋｏを、右端にパワーを持つ光変調板を装着した撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｈｏを、中央にパワーを持たない光変調板を装着した撮像レンズのデフォーカスＭＴＦを表す曲線Ｊｏをそれぞれ示している。
【０１０７】
さらに、曲線Ｋｏの表すデフォーカスＭＴＦのピーク位置をＫｏｐで示し、曲線Ｈｏの表すデフォーカスＭＴＦのピーク位置をＨｏｐで示し、曲線Ｊｏの表すデフォーカスＭＴＦのピーク位置をＪｏｐで示している。
【０１０８】
上記図６Ａ、図６Ｂは、説明済みの図２に示すデフォーカスＭＴＦを表す各曲線を個別に示したものである。また、図１２についても上記図２と同様の説明内容となるため、それらの説明については省略する。
【０１０９】
なお、本発明は、上記実施の形態や各実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各表中に示した数値に限定されず、他の値を取り得る。
【符号の説明】
【０１１０】
５    被写体
５Ｑ    光学像
１０    光変調板
１００    撮像レンズ
３２０    撮像素子
３２０Ｓ    撮像面
【図１Ａ】
2011227421.tif 000010
【図１Ｂ】
2011227421.tif 000011
【図２】
2011227421.tif 000012
【図３Ａ】
2011227421.tif 000013
【図３Ｂ】
2011227421.tif 000014
【図４Ａ】
2011227421.tif 000015
【図４Ｂ】
2011227421.tif 000016
【図５Ａ】
2011227421.tif 000017
【図５Ｂ】
2011227421.tif 000018
【図６Ａ】
2011227421.tif 000019
【図６Ｂ】
2011227421.tif 000020
【図７】
2011227421.tif 000021
【図８】
2011227421.tif 000022
【図９】
2011227421.tif 000023
【図１０】
2011227421.tif 000024
【図１１】
2011227421.tif 000025
【図１２】
2011227421.tif 000026