(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の焦点距離を有する第１の領域と、前記第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離を有する第２の領域と、を有し、前記第１の領域の面積と前記第２の領域の面積とが異なる撮影レンズと、
２次元配列された受光素子を有する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像信号から撮影画像を生成する画像生成部と、
を備え、
前記第１の領域と前記第２の領域との面積比が、
前記生成された撮影画像中で、前記第１の焦点距離で合焦し前記第２の焦点距離で非合焦となる第１の被写体の画像と、前記第２の焦点距離で合焦し前記第１の焦点距離で非合焦となる第２の被写体の画像とが、共に所望の画質となるように設定されており、
前記撮像素子は前記第１の領域に対応する受光セルと前記第２の領域に対応する受光セルとを有し、
前記第２の領域に対応する受光セルには、前記第１の領域を通過した光束を遮光する遮光部材が設けられている、
撮像装置。
【請求項２】
前記面積比は、
前記画像生成部が前記撮影画像を生成する際に、前記第１の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行わなくても、前記撮影レンズの全領域が前記第２の領域であったとした場合の前記第２の被写体の画像の特性と、前記第２の領域が前記面積比である場合の前記第２の被写体の画像の特性との相違が許容範囲内となる、
ように定められている請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記面積比は、
前記画像生成部が前記撮影画像を生成する際に、前記第１の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行わなくても、前記撮影レンズの全領域が前記第２の焦点距離を有する領域であったとした場合の前記第２の被写体の画像の特性と、前記第２の領域が前記面積比である場合の前記第２の被写体の画像の特性とがほぼ同一となる、
ように定められている、請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記面積比は、
前記画像生成部が前記撮影画像を生成する際に、前記第２の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行わなくても、前記第１の被写体の画像の特性が許容範囲内となる、
ように定められている、請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮影画像を生成する際に前記第２の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行うか否か、の選択を受け付ける選択手段をさらに備え、
前記選択手段が前記画像処理を行うとの選択を受け付けた時は、前記画像生成部は、前記撮影画像を生成する際に前記第２の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行う、請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮影レンズは、光軸を中心として配置された平面形状が円形の領域と、前記円形の領域の外縁に配置された円環状の領域と、からなり、
前記円環状の領域が前記第１の領域であり、
前記円形の領域が前記第２の領域である、請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記面積比は、前記撮影レンズの全面積をＳ、前記第２の領域の面積をＳ２とした時に、０．７５＜(Ｓ２／Ｓ)≦０．８５である、請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
第１の波長の光を透過させる第１の領域と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を透過させる第２の領域と、前記第１及び第２の波長とは異なる第３の波長の光を透過させる第３の領域と、を有し、前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域の面積がそれぞれ異なる撮影レンズと、
２次元配列された受光素子を有する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像信号から撮影画像を生成する画像生成部と、
を備え、
前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域の面積比が、前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域を透過した光のすべてにより得られる撮像信号から生成した前記撮影画像が所望の画質となるよう定められており、
前記撮像素子の各受光セルには、前記第１、第２、第３の領域のうちいずれか１つの領域を通過した光束を受光し他の２つの領域を通過した光束を遮光する遮光部材が設けられている、
撮像装置。
【請求項９】
前記撮影レンズは、光軸を中心として配置された平面形状が円形の領域と、前記円形の領域の外縁に配置された第１の円環状の領域と、前記第１の円環状の領域の外縁に配置された第２の円環状の領域と、からなり、
前記第１の円環状の領域が前記第１の領域であり、
前記第２の円環状の領域が前記第２の領域であり、
前記円形の領域が前記第３の領域である、請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域の面積の関係は、
（前記第１の領域の面積）≦（前記第２の領域の面積）≦（前記第３の領域の面積）
である、請求項８または９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第１の波長の光は青色光であり、
前記第２の波長の光は赤色光であり、
前記第３の波長の光は緑色光である、請求項８から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に係り、特に複数の特性を有する撮影レンズを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、同心円状の多重曲率レンズを有する光学システムが開示されている。この光学システムでは、レンズ曲率（焦点距離）の異なる領域を複数設けることで広い距離範囲の被写体に対応できるようにし、さらに取得した画像をイメージ処理装置で復元処理することにより、固定焦点式光学システムにおいて、レンズ駆動装置を使用することなく、広い距離範囲に対して良好な画質が得られるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７‐１２２０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、複数の焦点距離で撮影した画像が混在した状態の画像を復元処理することで個々の焦点距離に対応する画像を得ているが、このような復元処理を行うと、画像処理系に対する負荷が高くなって処理が遅くなったり、高性能の画像処理回路を用いることで撮像装置全体の設計・製造コストが高くなったりする、という問題点がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、複数の特性を有する撮影レンズを備える撮像装置において、簡単な構成で、画像の目的や性質に応じた所望の画質が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る撮像装置は、第１の焦点距離を有する第１の領域と、前記第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離を有する第２の領域と、を有し、前記第１の領域の面積と前記第２の領域の面積とが異なる撮影レンズと、２次元配列された受光素子を有する撮像素子と、前記撮像素子の撮像信号から撮影画像を生成する画像生成部と、を備え、前記第１の領域と前記第２の領域との面積比が、前記生成された撮影画像中で、前記第１の焦点距離で合焦し前記第２の焦点距離で非合焦となる第１の被写体の画像と、前記第２の焦点距離で合焦し前記第１の焦点距離で非合焦となる第２の被写体の画像とが、ともに所望の画質となるように設定されている、ことを特徴とする。
【０００７】
撮影レンズの焦点距離が領域によって異なる場合、特定の焦点距離について考えればその焦点距離を有する領域の面積は大きい方がよいが、特定の領域が大きくなりすぎると他の領域が小さくなり、その小さくなった領域の焦点距離で合焦する被写体の画像の画質が低下してしまう。一方、被写体の種類や画像の用途によっては、必ずしも高画質の画像が必要とされない状況もあり、このような状況では、必要な焦点距離を有する領域はさほど大きくなくてもよい。このように、多焦点レンズを有する撮像装置では、各焦点距離を有する領域の面積比が適切でないと、所望の画像が得られないおそれがある。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明の第１の態様に係る撮像装置では、第１の焦点距離を有する第１の領域と、前記第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離を有する第２の領域と、を有する撮影レンズを備える撮像装置において、前記第１の領域と前記第２の領域との面積比が、前記生成された撮影画像中で、前記第１の焦点距離で合焦し前記第２の焦点距離で非合焦となる第１の被写体の画像と、前記第２の焦点距離で合焦し前記第１の焦点距離で非合焦となる第２の被写体の画像とが、ともに所望の画質となるように設定されている。なおここで「第１の被写体」「第２の被写体」とあるが、２種類の被写体を同時に撮影しなければならないわけではなく、どちらか一方の被写体のみを撮影するのでもよい。
【０００９】
本発明の第２の態様に示すように、第１の態様に係る撮像装置において、前記面積比は、前記画像生成部が前記撮影画像を生成する際に、前記第１の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行わなくても、前記撮影レンズの全領域が前記第２の領域であったとした場合の前記第２の被写体の画像の特性と、前記第２の領域が前記面積比である場合の前記第２の被写体の画像の特性との相違が許容範囲内となる、ように定められていてもよい。これにより、前記第２の被写体の画像（前記第２の焦点距離で合焦し前記第１の焦点距離で非合焦となる被写体の画像）に関し、前記第１の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行わなくても、許容範囲内の画質を得ることができる。なお、２つの画像の特性の相違が「許容範囲内」であるとは、「ユーザが画像を見た際に識別できる程度に画質に相違があってもよいが、画像の使用目的上、その相違が許容できるものである」ことを意味する。この「許容範囲」の広さは、被写体の種類や画像の使用目的等を考慮して定めるようにしてよい。
【００１０】
本発明の第３の態様に示すように、第１または第２の態様に係る撮像装置において、前記面積比は、前記画像生成部が前記撮影画像を生成する際に、前記第１の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行わなくても、前記撮影レンズの全領域が前記第２の領域であったとした場合の前記第２の被写体の画像の特性と、前記第２の領域が前記面積比である場合の前記第２の被写体の画像の特性とがほぼ同一となる、ように定められていてもよい。
【００１１】
ここで２つの画像の特性が「ほぼ同一」とは、それら画像の相違が、ユーザが画像を見た際に直ちには識別できない程度であればよい。
【００１２】
本発明の第４の態様に示すように、第１から第３の態様のいずれかに係る撮像装置において、前記面積比は、前記画像生成部が前記撮影画像を生成する際に、前記第２の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行わなくても、前記第１の被写体の画像の特性が許容範囲内となる、ように定められていてもよい。これにより、前記第１の焦点距離で合焦する被写体に関し、前記第２の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行わなくても、許容範囲内の画質を得ることができる。なお、２つの画像の特性の相違が「許容範囲内」の意味は、第２の被写体の画像について上述した通りである。
【００１３】
本発明の第５の態様に示すように、第１から第４の態様のいずれかに係る撮像装置において、前記撮影画像を生成する際に前記第２の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行うか否か、の選択を受け付ける選択手段をさらに備え、前記選択手段が前記画像処理を行うとの選択を受け付けたときは、前記画像生成部は、前記撮影画像を生成する際に前記第２の領域を通過した光束の影響を除去する画像処理を行うようにしてもよい。
【００１４】
これにより、前記第１の被写体の画像の画質を向上させることができ、前記撮影レンズにおいて第１の領域が小さく第２の領域が大きいことにより前記第１の被写体の画像の画質が低い場合に有効である。なお上記画像処理は第１の態様に係る撮像装置において必須の処理ではなく、画像の使用目的等の条件に応じて行うようにすればよい。
【００１５】
本発明の第６の態様に示すように、第１から第５の態様のいずれかに係る撮像装置において、前記撮影レンズは、光軸を中心として配置された平面形状が円形の領域と、前記円形の領域の外縁に配置された円環状の領域と、からなり、前記円環状の領域が前記第１の領域であり、前記円形の領域が前記第２の領域であるようにしてもよい。これにより、例えば主たる被写体として第２の焦点距離で合焦する被写体を想定している場合、第２の領域を、光軸を中心とする円形の領域とすることができる。
【００１６】
本発明の第７の態様に示すように、第１から第６の態様のいずれかに係る撮像装置において、前記面積比は、前記撮影レンズの全面積をＳ、前記第２の領域の面積をＳ２としたときに、０．７５＜(Ｓ２／Ｓ)≦０．８５であるようにしてもよい。
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の第８の態様に係る撮像装置は、第１の波長の光を透過させる第１の領域と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を透過させる第２の領域と、前記第１及び第２の波長とは異なる第３の波長の光を透過させる第３の領域と、を有し、前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域の面積がそれぞれ異なる撮影レンズと、２次元配列された受光素子を有する撮像素子と、前記撮像素子の撮像信号から撮影画像を生成する画像生成部と、を備え、前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域の面積比が、前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域を透過した光の全てにより得られる撮像信号から生成した前記撮影画像が所望の画質となるよう定められている。
【００１８】
本発明の第９の態様に示すように、第８の態様に係る撮像装置において、前記撮影レンズは、光軸を中心として配置された平面形状が円形の領域と、前記円形の領域の外縁に配置された第１の円環状の領域と、前記第１の円環状の領域の外縁に配置された第２の円環状の領域と、からなり、前記第１の円環状の領域が前記第１の領域であり、前記第２の円環状の領域が前記第２の領域であり、前記円形の領域が前記第３の領域であるようにしてもよい。
【００１９】
本発明の第１０の態様に示すように、第８または第９の態様に係る撮像装置において、前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域の面積の関係は、（前記第１の領域の面積）≦（前記第２の領域の面積）≦（前記第３の領域の面積）であってもよい。例えば、画質への寄与が高い周波数の領域を広くするようにしてもよい。また本発明の第１１の態様に示すように、第８から第１０の態様のいずれかに係る撮像装置において、前記第１の波長の光は青色光（Ｂ）であり、前記第２の波長の光は赤色光（Ｒ）であり、前記第３の波長の光は緑色光（Ｇ）であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、複数の特性を有する撮影レンズを備える撮像装置において、簡単な構成で、画像の目的や性質に応じた所望の画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る撮影レンズの平面形状を示す図である。
【図３】遠焦点領域の比率と遠画像の画質との関係を示す表である。
【図４】近焦点領域の比率と近画像の画質との関係を示す表である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置１’の構成を示すブロック図である。
【図６】近画像において遠焦点領域を通過した光束を除去する画像処理を行う場合の、近焦点領域の比率と近画像の画質との関係を示す表である。
【図７】近焦点領域と遠焦点領域との間に遮光帯を設けた撮影レンズの例を示す図である。
【図８】近焦点領域と遠焦点領域の配置の他の例を示す図である。
【図９】透過波長域が異なる複数の領域を有する撮影レンズの例を示す図である。
【図１０】図９に示す撮影レンズに対応した遮光マスクの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置を実施するための形態について詳細に説明する。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１の構成を示すブロック図である。この撮像装置１は、撮像した画像をメモリカード５４に記録するもので、装置全体の動作は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０によって統括制御される。
【００２４】
撮像装置１には、シャッタボタン、モードダイヤル、再生ボタン、ＭＥＮＵ／ＯＫキー、十字キー、ＢＡＣＫキー等の操作部３８が設けられている。この操作部３８からの信号はＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０は入力信号に基づいて撮像装置１の各回路を制御し、例えば、絞り駆動制御、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、立体表示用の液晶モニタ３０の表示制御などを行う。
【００２５】
シャッタボタンは、撮影開始の指示を入力する操作ボタンであり、半押し時にＯＮするＳ１スイッチと、全押し時にＯＮするＳ２スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。モードダイヤルは、静止画を撮影するオート撮影モード、マニュアル撮影モード、人物、風景、夜景、マクロ撮影等のシーンポジション、及び動画を撮影する動画モードの何れかを選択する選択手段である。
【００２６】
再生ボタンは、撮影記録した静止画又は動画を液晶モニタ（ＬＣＤ）３０に表示させる再生モードに切り替えるためのボタンである。ＭＥＮＵ／ＯＫキーは、液晶モニタ３０の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するＯＫボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。十字キーは、上下左右の４方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするボタン（カーソル移動操作手段）として機能する。また、十字キーの上／下キーは撮影時のズームスイッチあるいは再生モード時の再生ズームスイッチとして機能し、左／右キーは再生モード時のコマ送り（順方向／逆方向送り）ボタンとして機能する。ＢＡＣＫキーは、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、あるいは１つ前の操作状態に戻らせるときなどに使用される。
【００２７】
撮影モード時において、被写体光は、撮影レンズ１０、絞り（図示せず）ＣＭＯＳ型の撮像素子１６の受光面に結像される。
【００２８】
絞りは、例えば、５枚の絞り羽根からなり、ＣＰＵ４０により、例えば絞り値Ｆ2.8 〜Ｆ11まで１ＡＶ刻みで５段階に絞り制御される。
【００２９】
撮像素子１６は、多数のフォトセンサ（受光素子）が２次元配列されており、各フォトセンサの受光面に結像された被写体像は、その入射光量に応じた量の信号電圧（または電荷）に変換される。
【００３０】
撮影レンズ１０は、短い焦点距離で収束しマクロ撮影が可能な領域（以下、近焦点領域という）と、近焦点領域より長い焦点距離を有し風景等の撮影が可能な領域（以下、遠焦点領域という）を有する２焦点レンズである。撮影レンズ１０は、図２に示すように、正面から見た形状（以下、平面形状という）が円形の領域と、その周縁の環状の領域とに分割されており、中央の円形の領域が遠焦点領域１０ａであり、環状の領域が近焦点領域１０ｂである。
【００３１】
撮影レンズ１０の遠焦点領域１０ａ、近焦点領域１０ｂを通過した光束は、撮像素子１６の各受光セルに入射する。本実施の形態では、撮像素子１６において、遠焦点領域１０ａ用の受光セルと近焦点領域１０ｂ用の受光セルを個別に設けることなく、１つの受光セルに遠焦点領域１０ａを通過した光束と近焦点領域１０ｂを通過した光束とが入射するようになっている。
【００３２】
撮像素子１６に蓄積された信号電圧（または電荷）は、フォトセンサそのものもしくは付設されたキャパシタで蓄えられる。蓄えられた信号電圧（または電荷）は、センサ制御部３２により、Ｘ−Ｙアドレス方式を用いたＭＯＳ型撮像素子（いわゆるＣＭＯＳセンサ）の手法を用いて、画素位置の選択とともに読み出される。
【００３３】
撮像素子１６から読み出された電圧信号は、相関二重サンプリング処理（撮像素子の出力信号に含まれるノイズ（特に熱雑音）等を軽減することを目的として、撮像素子の１画素毎の出力信号に含まれるフィードスルー成分レベルと画素信号成分レベルとの差をとることにより正確な画素データを得る処理）により各画素毎のＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールドされ、増幅されたのちＡ／Ｄ変換器２１に加えられる。Ａ／Ｄ変換器２１は、順次入力するＲ、Ｇ、Ｂ信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換して画像入力コントローラ２２に出力する。
【００３４】
デジタル信号処理部２４は、画像入力コントローラ２２を介して入力するデジタルの画像信号に対して、オフセット処理、ホワイトバランス補正及び感度補正を含むゲイン・コントロール処理、ガンマ補正処理、ＹＣ処理等の所定の信号処理を行う。
【００３５】
デジタル信号処理部２４で処理され画像データは、ＶＲＡＭ５０に入力される。ＶＲＡＭ５０から読み出された画像データはビデオ・エンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられている液晶モニタ３０に出力され、これにより被写体像が液晶モニタ３０の表示画面上に表示される。
【００３６】
操作部３８のシャッタボタンの第１段階の押下（半押し）があると、ＣＰＵ４０はＡＥ動作を開始させ、Ａ／Ｄ変換器２１から出力される画像データは、ＡＥ検出部４４に取り込まれる。
【００３７】
ＡＥ検出部４４では、画面全体のＧ信号を積算し、又は画面中央部と周辺部とで異なる重みづけをしたＧ信号を積算し、その積算値をＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、ＡＥ検出部４４から入力する積算値より被写体の明るさ（撮影Ｅｖ値）を算出し、この撮影Ｅｖ値に基づいて絞りの絞り値及び撮像素子１６の電子シャッタ（シャッタスピード）を所定のプログラム線図に従って決定し、その決定した絞り値に基づいて絞り駆動部（不図示）を介して絞りを制御するとともに、決定したシャッタスピードに基づいてセンサ制御部３２を介して撮像素子１６での電荷蓄積時間を制御する。
【００３８】
ＡＥ動作が終了し、シャッタボタンの第２段階の押下（全押し）があると、その押下に応答してＡ／Ｄ変換器２１から出力される画像データが画像入力コントローラ２２からメモリ(SDRAM)４８に入力され、一時的に記憶される。
【００３９】
メモリ４８に一時的に記憶された画像データは、デジタル信号処理部２４により適宜読み出され、ここで画像データの輝度データ及び色差データの生成処理（ＹＣ処理）を含む所定の信号処理が行われる。ＹＣ処理された画像データ（ＹＣデータ）は、再びメモリ４８に記憶される。続いて、ＹＣデータがメモリ４８から画像処理部２５に読み出され、読み出された画像データから被写体の画像を生成する。
【００４０】
このようにして得られた画像は、それぞれ圧縮伸張処理部２６に出力され、JPEG (joint photographic experts group)などの所定の圧縮処理が実行されたのち、再びメモリ４８に記憶される。
【００４１】
メモリ４８に記憶されたＹＣデータ（圧縮データ）から、マルチピクチャファイル（ＭＰファイル：複数の画像が連結された形式のファイル）が生成され、そのＭＰファイルは、メディア・コントローラ５２により読み出され、メモリカード５４に記録される。
【００４２】
ここで、撮影レンズ１０の全領域の内の、遠焦点領域１０ａ及び近焦点領域１０ｂの好ましい面積比について説明する。まず、遠焦点領域１０ａの比率に着目して説明する。
【００４３】
図３は、撮影レンズ１０の遠焦点領域１０ａの比率を変化させたときの遠画像（風景等の遠景画像）の画質の変化の様子を示す表である。ケース１−１のように撮影レンズ１０において遠景成分比率（遠焦点領域１０ａの比率）が５０％で接写（マクロ）成分比率（近焦点領域１０ｂの比率）が５０％である場合、遠画像の画質が劣り観賞用として用いることができない（画質レベル：×）。ケース１−２のように遠景成分比率が７５％で接写（マクロ）成分比率が２５％である場合、ケース１−１よりも遠画像の画質は改善され、許容範囲の画質は得られるものの、観賞用としては十分ではない（画質レベル：△）。したがって遠画像の画質を良好（撮影レンズ１０の全領域が遠焦点領域１０ａであったとした場合の画質と、一部の領域が遠焦点領域１０ａであった場合の画質がほぼ同一であり、ユーザが画像を見た際に画質の相違を直ちには識別できない程度）で観賞用に十分なレベル（画質レベル：○）にするには、撮影レンズ１０において遠景成分比率（遠焦点領域１０ａの比率）を７５％より高く、好ましくはケース１−３のように８０％以上にする必要がある。なお図３に示すケースでは、遠画像を生成する際に、近焦点領域１０ｂを通過した光束が撮像素子１６の受光セルに入射することによる影響を除去する画像処理は行っていない。
【００４４】
次に、近焦点領域１０ｂの比率に着目して説明する。図４は、撮影レンズ１０の近焦点領域１０ｂの比率を変化させたときの近画像（バーコード、接写文字等の近距離画像）の画質の変化の様子を示す表である。ここで、近画像の種類としては、高密度バーコード、低密度バーコード、接写（マクロ）文字の３種類を考慮している。
【００４５】
ケース２−１〜２−３に示すように、接写（マクロ）成分の比率（即ち、近焦点領域１０ｂの比率）が５０％〜２０％までは３種類の近画像の何れも良好な画質が得られ、バーコードの読み取り・認識（自動）や文字の読み取り（目視）に支障がない（画質レベル：○）。これがケース２−４のように近焦点領域１０ｂの比率が１５％になると、文字の読み取りには問題ない（画質レベル：○）が、高密度／低密度バーコード画像の画質が若干低下して読み取り・認識が正常に行えない場合が出てくる（画質レベル：△）。ケース２−５のように近焦点領域１０ｂの比率が１０％になると、高密度バーコードの読み取り・認識が困難になる（画質レベル：×）。これらの結果より、上記３種類の被写体に対して近画像の画質を良好なもの（画質レベル：○）とするには、近焦点領域の比率を２０％程度まで（ケース２−１〜２−３）にすることが最も好ましい。ただし、若干の画質低下を許容する場合（画質レベル：△）や用途を文字読み取りに限定する場合は、１５％程度（ケース２−４）にしてもよい。
【００４６】
なお図４に示すケースでも図３のケースと同様に、近画像を生成する際に、遠焦点領域１０ａを通過した光束が撮像素子１６の受光セルに入射することによる影響を除去する画像処理は行っていない。
【００４７】
以上のケース１、２の結果をまとめると、近画像・遠画像の両方を所望の画質にするためには、「撮影レンズ１０における遠焦点領域１０ａの比率は７５％より高く８５％以下であり、近焦点領域１０ｂの比率は２５％より低く１５％以上であることが好ましい」ということが分かる。
【００４８】
＜第２の実施形態＞
上述した第１の実施形態に係る撮像装置１では、遠画像生成の際に近焦点領域１０ｂを通過した光束が撮像素子１６の受光セルに入射することによる影響を除去する画像処理を行わないようにするとともに、近画像を生成する際にも、遠焦点領域１０ａを通過した光束が撮像素子１６の受光セルに入射することによる影響を除去する画像処理を行わないようにしている。しかし撮像素子１６の受光セルには遠焦点領域１０ａを通過した光束と近焦点領域１０ｂを通過した光束の双方が入射するため、遠画像・近画像の一方に着目した場合、他方の光束による撮像信号が誤差成分となってボケ劣化、コントラスト劣化などの画質低下が生じることになる。このような原因による画質低下は、相対的に面積が狭い近焦点領域１０ｂで合焦する被写体についての画像、即ち近画像において影響が大きく表れる。
【００４９】
このような観点から第２の実施形態に係る撮像装置１’では、近画像を生成する際に、遠焦点領域１０ａを通過した光束が撮像素子１６の受光セルに入射することによる影響を除去する画像処理を行うか否かを、ユーザの選択によりＯＮ／ＯＦＦできるようにしている。以下、撮像装置１’で行う画像処理の例について説明する。
【００５０】
例えば、撮像素子１６の受光セルに入射する被写体光が近焦点領域１０ｂを通過した光束のみであれば、被写体像は点像となるが、受光セルには遠焦点領域１０ａ及び近焦点領域１０ｂを通過した光束が入射するため、近画像に着目した場合、遠焦点領域１０ａを通過した光束がボケ成分となりボケた画像（大きな点像）となってしまう。したがって、受光セルから読み出された画像データに対してボケ補正処理を行い、遠焦点領域１０ａを通過した光束が混入したことによるボケを補正する。ボケ補正処理としては、例えば、復元フィルタによるフィルタリング処理等の様々な公知の方法を適用することができる。
【００５１】
また、受光セルに入射する被写体光が近焦点領域１０ｂを通過した光束のみであれば、近画像のコントラストがはっきりするが、受光セルには遠焦点領域１０ａ及び近焦点領域１０ｂを通過した光束が入射するため、遠焦点領域１０ａを通過した被写体光により近画像中の明暗差が目立たなくなり、コントラストを低下させる要因となる。したがって、受光セルから読み出された画像データに対してコントラスト補正処理を行い、遠焦点領域１０ａを通過した光束の影響によるコントラスト劣化を補正する。コントラスト補正処理としては、明るい部分と暗い部分の差を強調する処理、例えばＲＧＢ信号をＹＣｒＣｂ信号に変換して明暗差の情報を得た上で、このＹ信号の値を一定の比率で拡大することで、Ｙ信号の分布すなわち明度差を拡大する処理等の様々な公知の方法を用いることができる。なお、コントラスト劣化を補正する方法として、輪郭強調処理（例えば、特開２０１１−１２４７１２号公報参照）を用いてもよい。
【００５２】
図５は、第２の実施形態に係る撮像装置１’の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る撮像装置１との相違は、選択部３９の有無である。ユーザは選択部３９を操作することにより、近画像を生成する際に遠焦点領域１０ａを通過した光束の影響を除去する画像処理を行うか否かを選択することができ、当該画像処理を行うことが選択された場合、画像処理部２５は近画像を生成する際に遠焦点領域１０ａを通過した光束の影響を除去する画像処理を行う。なお、撮像装置１’のその他の構成要素は撮像装置１と同じであり、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５３】
図６は、撮影レンズ１０の近焦点領域１０ｂの比率を変化させたときの近画像の画質の変化の様子を示す表である。ここで被写体の種類としては、第１の実施形態と同様に高密度バーコード、低密度バーコード、接写（マクロ）文字の３種類を考慮している。
【００５４】
ケース３−１〜３−５に示すように、遠焦点領域１０ａを通過した光束の影響を除去する画像処理を行うことで、画質レベルが向上することが分かる。例えば、近焦点領域１０ｂの比率が１５％のとき、上記画像処理をしない場合（図４のケース２−４）では高密度・低密度バーコード画像の画質が“△”となっているが、近焦点領域１０ｂの比率が同じ１５％でも画像処理を行うことにより（図６のケース３−４）、これら画像の画質が“○”となっている。また同様に、近焦点領域１０ｂの比率が１０％でも（ケース３−５）、画質レベルに“×”がなく３種類の被写体全てについて“△”以上となっている。
【００５５】
なお、第２の実施形態において遠焦点領域１０ａを通過した光束の影響を除去する画像処理は、ユーザの選択によりＯＮ／ＯＦＦできるようになっている。即ち当該画像処理は被写体の種類や画像の用途、撮像装置１’の性能等に応じて適宜行うようにすればよく、必ずしも常に行う必要はない。
【００５６】
なお第２の実施形態では、近画像において画像処理を行うことにより、遠焦点領域１０ａを通過した光束の影響を除去するようにしていたが、遠焦点領域１０ａを通過した光束の影響を除去する方法は画像処理に限定されるものではない。この他にも例えば、撮像素子１６の受光セルを遠画像用と近画像用とに分け、近画像用セルに遮光部材を設けることにより、遠焦点領域１０ａを通過した光束の影響を除去するようにしてもよい。このような遮光部材は撮影レンズ１０と受光セルの間に設けてもよいし、受光セルの受光面上に設けてもよい。さらに図７に示す撮影レンズ１０”のように、遠焦点領域１０ａ”と近焦点領１０ｂ”域の間に遮光帯１０ｃを設けてクロストークを低減することにより、近画像において画像処理を行うことなく、遠焦点領域１０ａ”を通過した光束の影響を除去するようにしてもよい。
【００５７】
上記第１、第２の実施形態では図２に示すように、遠焦点領域１０ａを光軸を中心とする平面形状円形の領域、近焦点領域１０ｂをその外側の円環状の領域としているが、遠焦点領域・近焦点領域の形状はこれに限定されるものではない。この他にも例えば図８に示す撮影レンズ１０’のように、遠焦点領域１０ａ’、近焦点領域１０ｂ’をそれぞれ半円形の領域により構成してもよい。
【００５８】
上述した第１、第２の実施形態では、撮影レンズが多焦点レンズである場合について説明したが、本発明において、撮影レンズが透過波長域が異なる複数の領域を有するレンズであってもよい。図９は、透過波長域が異なる複数の領域を有する撮影レンズ１００の例である。図９に示すように、撮影レンズ１００は、光軸を中心とした円形状の領域１００ａが緑色光（Ｇ）を透過し、その外側の円環状の領域１００ｂが赤色光（Ｒ）を透過し、最も外側に位置する円環状の領域１００ｃが青色光（Ｂ）を透過する。これら領域の面積比は例えば、（領域１００ａの面積）：（領域１００ｂの面積）：（領域１００ｃの面積）＝５０：３０：２０とすることができる。この比率は、輝度信号に対するＲ，Ｇ，Ｂ信号の寄与の大きさを考慮したものであるが、これと違う比率であってもよく、最終的に得られるカラー画像が所望の画質になるように設定すればよい。
【００５９】
撮影レンズが撮影レンズ１００のように透過波長域が異なる複数の領域を有する場合、受光素子に指向性がないと、Ｒ，Ｇ，Ｂ全ての光が入射する。そこで例えば、図１０に示すような、円環形状及び円形状の部材で構成された遮光マスクを、受光素子の受光面に撮影レンズ１００の領域構成に対応させて設けることで、１つの受光センサがＲ，Ｇ，Ｂのうち何れか一種類の光を受光することができるようになる。図１０の例では、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）がそれぞれＧ，Ｒ，Ｂに対応した遮光マスク２６６−１，２６６−２，２６６−３であり、これら遮光マスクが受光センサの受光面に配置されたときに、網掛け部分に入射した光を遮光し白抜き部分に入射した光を受光センサに受光させるようになっている。なお図１０で示した遮光マスクのマスク部の形状や寸法は概念的なものであり、各領域の比率に対応した形状や寸法になっているわけではない。
【００６０】
上述した実施形態では、撮像素子にＣＭＯＳを用いた例で説明したが、撮像素子はＣＭＯＳに限定されるものではない。本発明は、ＣＣＤ等他のイメージセンサにも適用可能である。
【００６１】
また、撮影レンズ１０として通常のレンズを用いることもできる。この場合には、レンズの位置によってＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が異なることを利用し、中央の円形の領域と外側の環状の領域とでＭＴＦ特性の異なる画像を取得するようにしても良い。
【００６２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６３】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１，１’…撮像装置、１０，１０’，１００…撮影レンズ、１０ａ，１０ａ’…遠焦点領域、１０ｂ，１０ｂ’…近焦点領域、１６…撮像素子、２５…画像処理部、３８…操作部、３９…選択部、１００ａ…緑色光（Ｇ）透過領域、１００ｂ…赤色光（Ｒ）透過領域、１００ｃ…青色光（Ｂ）透過領域、２６６−１〜３…遮光マスク
【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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