(57)【要約】  本発明は、点像分布関数の重心変化を回避し、位相フィルタにおける光軸の回転ずれによる画像の不具合発生を抑制可能とすることを目的とする。  本発明は、位相フィルタ１０１において、光軸に対して回転対称な複数の輪帯１１１を備え、各輪帯１１１が凹状又は凸状の略放物線で規定される断面形状を有し、各輪帯１１１のうち少なくともいずれかの輪帯は、略放物線で規定された凹状の断面形状での最大深さ、または略放物線で規定された凸状の断面形状での最大高さが、入射光の一波長以上の位相を与えるものとする。
2015146506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に対して回転対称な複数の輪帯を備え、前記各輪帯が凹状又は凸状の略放物線で規定される断面形状を有し、前記各輪帯のうち少なくともいずれかの輪帯は、前記略放物線で規定された凹状の断面形状での最大深さ、または前記略放物線で規定された凸状の断面形状での最大高さが、入射光の一波長以上の位相を与えるものである、位相フィルタ。
【請求項２】
前記各輪帯のうち少なくともいずれかの輪帯間で、前記凹状または凸状の断面形状における底部位置を、入射光に対する瞳面の半径方向に所定高さオフセットした構造を備える、請求項１に記載の位相フィルタ。
【請求項３】
前記オフセットの高さが各輪帯間で異なる構造を備える、請求項２に記載の位相フィルタ。
【請求項４】
前記各輪帯間でのオフセットの高さが、光軸から当該位相フィルタにおける周縁部に向け、単調増加または単調減少する構造を備える、請求項３に記載の位相フィルタ。
【請求項５】
前記輪帯の幅が各輪帯間で等しい、請求項１に記載の位相フィルタ。
【請求項６】
光軸に対して回転対称な複数の輪帯を備え、前記各輪帯が凹状又は凸状の略放物線で規定される断面形状を有し、前記各輪帯のうち少なくともいずれかの輪帯は、前記略放物線で規定された凹状の断面形状での最大深さ、または前記略放物線で規定された凸状の断面形状での最大高さが、入射光の一波長以上の位相を与えるものである位相フィルタを、結像光学系に搭載した、撮像光学系。
【請求項７】
光軸に対して回転対称な複数の輪帯を備え、前記各輪帯が凹状又は凸状の略放物線で規定される断面形状を有し、前記各輪帯のうち少なくともいずれかの輪帯は、前記略放物線で規定された凹状の断面形状での最大深さ、または前記略放物線で規定された凸状の断面形状での最大高さが、入射光の一波長以上の位相を与えるものである位相フィルタを、結像光学系に搭載した撮像光学系にて撮像された画像に対し、デコンボリューション画像処理を行う、撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写界深度または焦点深度を拡大する技術を適用した撮像システム及びこれに用いられる位相フィルタ、撮像光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
＝＝＝参照による取り込み＝＝＝
本出願は、２０１４年３月２７日に出願された日本特許出願第２０１４−６５５４２号の優先権を主張し、その内容を参照することにより、本出願に取り込む。
撮像カメラ光学系の瞳面において、瞳面内座標に対して点像分布関数（以下、ＰＳＦ：Ｐｏｉｎｔ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で与えられる位相分布を与えることによって焦点ずれに対する点像のぼけを均一化し、この均一なぼけを、デコンボリューションと称される画像処理によって除去して光学系の被写界深度や焦点深度を拡大するＷａｖｅｆｒｏｎｔ  Ｃｏｄｉｎｇ（以下ＷＦＣと略す）と呼ばれる技術（特許文献１参照）が提案されている。【０００３】
また、シーンを表す光を拡散し、アパーチャの座標に依存しない散乱関数を有するディフューザと、拡散されたシーンを表す光を受信し、画像を表すデータを生成するセンサと、点像分布関数を用いて画像のぼけを除去するハードウェアプロセッサを備えるシステム（特許文献２参照）なども提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，７４８，３７１号公報
【特許文献２】特表２０１３−５１８４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述のＷＦＣ技術において、位相変調用の光学位相フィルタが光軸に対して非回転対称な構造である場合、それに応じた問題が生じる。すなわち、合焦位置からのずれ量（デフォーカス量）に依存してＰＳＦの重心が移動してしまう問題が生じる。更にこの問題に伴い、信号処理により変調中間画像から上述の光学位相フィルタに起因する変調分を除去する際、方向性を持ったゴースト像を発生させる問題も生じる。さらに、光学位相フィルタが矩形状（図２１参照）であることに応じて、絞り形状も矩形とする必要があるため、絞りと光学位相フィルタとレンズの間の光軸調整に関してシビアな精度が求められ、光学システム全体の設計誤差の許容範囲を減少させるという問題点がある。【０００６】
他方、回転対称な光学位相フィルタを利用する場合であっても、従来技術においては、統計光学による確率モデルによって位相板の形状を決定するため、ディフューザの形状を一意に決定することができず、寸法精度などを明確に規定しにくいなどの製造面での課題が残されている。【０００７】
そこで本発明の目的は、被写界深度または焦点深度を拡大可能にするための位相フィルタ、撮像光学系、及び撮像システムにおいて、ゴースト等による画質劣化を抑制し高画質な画像を取得するのに好適な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の位相フィルタは、光軸に対して回転対称な複数の輪帯を備え、前記各輪帯が凹状又は凸状の略放物線で規定される断面形状を有し、前記各輪帯のうち少なくともいずれかの輪帯は、前記略放物線で規定された凹状の断面形状での最大深さ、または前記略放物線で規定された凸状の断面形状での最大高さが、入射光の一波長以上の位相を与えるものである。【０００９】
また、本発明の撮像光学系は、光軸に対して回転対称な複数の輪帯を備え、前記各輪帯が凹状又は凸状の略放物線で規定される断面形状を有し、前記各輪帯のうち少なくともいずれかの輪帯は、前記略放物線で規定された凹状の断面形状での最大深さ、または前記略放物線で規定された凸状の断面形状での最大高さが、入射光の一波長以上の位相を与えるものである位相フィルタを、結像光学系に搭載する。【００１０】
また、本発明の撮像システムは、光軸に対して回転対称な複数の輪帯を備え、前記各輪帯が凹状又は凸状の略放物線で規定される断面形状を有し、前記各輪帯のうち少なくともいずれかの輪帯は、前記略放物線で規定された凹状の断面形状での最大深さ、または前記略放物線で規定された凸状の断面形状での最大高さが、入射光の一波長以上の位相を与えるものである位相フィルタを、結像光学系に搭載した撮像光学系にて撮像された画像に対し、デコンボリューション画像処理を行う。かかる本発明の構成によれば、点像分布関数の重心変化を回避し、位相フィルタにおける光軸の回転ずれによる画像の不具合発生を抑制可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ゴースト等による画質劣化を抑制し高画質な画像を取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の位相フィルタを搭載した撮像光学系の模式図である。
【図２】本実施形態における位相フィルタの構造例１を示す平面図である。
【図３】本実施形態における位相フィルタの構造例１を示す側断面図である。
【図４】本実施形態における位相フィルタの構造例２を示す平面図である。
【図５】本実施形態における位相フィルタの構造例２を示す側断面図である。
【図６】本実施形態における輪帯構造例１を説明する断面図である。
【図７】本実施形態の位相フィルタにおけるＰＳＦと従来技術との比較例１を示す図である。
【図８】本実施形態の位相フィルタを用いた撮像システムの構成例を示す図である。
【図９】本実施形態における位相フィルタの構造例３を示す平面図である。
【図１０】本実施形態における位相フィルタの構造例３を示す側断面図である。
【図１１】本実施形態の輪帯の断面構造におけるコーニック曲線とオフセットの関係を示す図である。
【図１２】本実施形態における輪帯構造例２を説明する断面図である。
【図１３】従来技術におけるＰＳＦの例を示す図である。
【図１４】本実施形態の位相フィルタにおけるＰＳＦの例を示す図である。
【図１５】本実施形態における位相フィルタの構造例４を示す平面図である。
【図１６】本実施形態における位相フィルタの構造例４を示す側断面図である。
【図１７】本実施形態における位相フィルタの構造例５を示す平面図である。
【図１８】本実施形態における位相フィルタの構造例５を示す側断面図である。
【図１９】本実施形態における位相フィルタの構造例６を示す平面図である。
【図２０】本実施形態における位相フィルタの構造例６を示す側断面図である。
【図２１】従来の３次関数位相板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態の位相フィルタ１０１を搭載した撮像光学系１５０の模式図であり、図２は本実施形態における位相フィルタ１０１の構造例１を示す平面図、図３は本実施形態における位相フィルタ１０１の構造例１を示す側断面図である。なお、図１にて示す撮像光学系１５０が含む、位相フィルタ１０１および結像レンズ１０２はいずれも側断面の形状を示したものとなっている。
【００１４】
図１〜３にて示すように、位相フィルタ１０１は、外形が円盤状で光軸１を中心とした回転対称な形状となっている。また、この位相フィルタ１０１は、略放物線状の断面形状を有する溝すなわち凹面１１２が、上述の光軸１を中心に同心円状に略等間隔で複数列形成されている。このように光軸１を中心に同心円状に形成された凹面１１２を輪帯１１１とし、輪帯１１１らを輪帯構造１１０と総称する。なお、図１の位相フィルタ１０１の例では、説明の簡略化のため２列の輪帯１１１のみからなる輪帯構造１１０を示している。実際には、図２〜３の位相フィルタ１０１の如く、（２列以上の）多数列の輪帯１１１からなる輪帯構造１１０を有している。
【００１５】
上述した輪帯１１１は当該輪帯１１１に入射する光線に対して瞳面の半径方向に凹レンズとして作用する凹面となる。なお、ここで示す位相フィルタ１０１における輪帯１１１の幅は各輪帯間で等しいものとなっている。一方、図４、３にて示すように、輪帯１１１における断面形状が、凹状ではなく凸状で構成される場合も採用できる。その場合の位相フィルタ１０１は、略放物線状で凸状の断面形状を有する凸面１１３が、上述の光軸１を中心に同心円状に略等間隔で複数列形成されている。従って、この場合の輪帯１１１は、当該輪帯１１１に入射する光線に対して瞳面の半径方向に凸レンズとして作用する凸面となる。
【００１６】
他方、撮像光学系１５０においては、上述の位相フィルタ１０１と光軸１を共通にするよう、結像レンズ１０２が配置されている。この結像レンズ１０２は位相フィルタ１０１が無い場合、物体空間の像を光軸１上の所定位置に結像させることができるレンズである。こうした結像レンズ１０２に位相フィルタ１０１を組み合わせた構成で撮像光学系１５０をなすことで、位相フィルタ１０１に入射する光線１０３（入射光束）は、上述した凹面１１２（ないし凸面１１３）によって屈折され、局所的に発散光となる。この発散光が結像レンズ１０２によって（紙面上）局所的に略平行な光束となるよう、位相フィルタ１０１における凹面１１２（ないし凸面１１３）の曲率は設定されている。局所的に略平行とは、各凹面１１２（ないし凸面１１３）を通過した凹面１１２（ないし凸面１１３）毎の光線が、結像レンズ１０２の通過後に略平行となっている状態を指す。
【００１７】
この局所的な略平行光束の伝播方向は輪帯１１１の中心を通る光線２の屈折方向に沿って元の焦点位置３に向かう。なぜなら輪帯１１１の中心での凹面１１２（ないし凸面１１３）に対する仮想的な接平面は、結像レンズ１０２の光軸１に垂直であり、そこを通る光線は位相フィルタ１０１で屈折せずに結像レンズ１０２に入射するため、その光線は位相フィルタ１０１がない場合の焦点位置３を通ることが明らかであるからである。このように複数の輪帯１１１からの略平行光束が焦点３の近傍において光軸方向に範囲１０４でオーバーラップする。説明の便宜上、前記では各輪帯１１１からの、発散し結像レンズ１０２によって屈折された光束を、略平行光束と述べたが、実際には光軸１を中心に回転対称であるから、実際の伝播形態は円錐の側面に沿って伝播するような光束である。このような光束が、異なる角度で複数オーバーラップすることで、複数の非回折ビームが重なり合って点像分布の焦点方向への平滑化が達成される。
【００１８】
なお、図２、３に例示した位相フィルタ１０１において、各輪帯１１１での断面の略形状は、（式１）が示すコーニックで表される。
【００１９】
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【００２０】
ここでｙは深さ、ｘは高さ又は輪帯内の位置、Ｒは曲率半径、κはコーニック定数であり、κ＝１の時、この式は放物線を表す式となる。輪帯１１１の凹凸形状は、図２、３のように凹状であっても、図４、５のように凸状であっても良い。
【００２１】
輪帯１１１における断面形状を放物線で近似すると、各輪帯１１１におけるＰＳＦへの寄与は次式で表すことが出来る。
【００２２】
2015146506.tif 000004
【００２３】
ここでＰＳＦｉは、ｉ番目の輪帯１１１のＰＳＦへの寄与を表す。Ｊ０（・）は０次の第一種ベッセル関数、ρはＰＳＦの径、Ｗ２０はデフォーカス量、ξiはｉ番目の輪帯１１１の径を示す。ベッセル関数は振動関数であるが、被積分関数の位相項の振動がベッセル関数の振動よりも十分に速い場合、停留位相近似解法が適用できる。この適用条件は、輪帯１１１の断面形状における高さ（断面底部１２０から輪帯１１１の表面１２１までの高さ）が、位相フィルタ１０１への入射光の波長λの数倍相当である場合に成立する。ここで入射光の波長λは、白色光のような波長領域幅を持つ場合は、波長領域内の代表値であるとする。この場合の各輪帯１１１におけるＰＳＦへの寄与を停留位相近似解法で計算すると、
2015146506.tif 000005
となる。どの輪帯１１１のＰＳＦへの寄与もデフォーカスＷ２０に対して略不感にできることが分かる。そこで、本実施形態の輪帯１１１における断面形状は、κ＝−１として、放物線形状を成し、直径３０ｍｍ、焦点距離５０ｍｍのレンズに対し、輪帯１１１の数を５０とした構造を採用した。また図６にて示すように、各輪帯１１１の幅はすべて同じであり、各輪帯１１１が与える位相が、入射光の波長の２倍すなわち２λになるよう、輪帯１１１の断面形状における高さ（断面底部１２０から輪帯１１１の表面１２１までの高さ）を設定している。
【００２４】
図７は、本実施形態の位相フィルタ１０１を用い、撮像対象の物体が光学系から１ｍのところにあるものとして計算した光軸方向のＰＳＦを示す図である。ここでは、本実施形態の位相フィルタ１０１を採用した場合のＰＳＦと、本実施形態の位相フィルタ１０１を使用しない従来の光学系におけるＰＳＦとを合わせて示している。図７の例でも明らかなように、従来の光学系では、光軸方向の位置とＰＳＦとの関係が非常にセンシティブであり、光軸上の位置が少しでもずれて、デフォーカスが少しでも増加すると、ＰＳＦは急激に変化してしまうのに対し、本実施形態の位相フィルタ１０１を採用した場合は、広い範囲に渡ってＰＳＦを略一定に保つことができる。
【００２５】
本実施形態の位相フィルタ１０１において、全体のＰＳＦは、各輪帯１１１のＰＳＦへの寄与の総和に相当するため、各輪帯１１１の断面形状における高さ（深さ）を入射光の波長λ以上の最大光路差を与えるよう構成することにより、各輪帯１１１のＰＳＦ寄与の焦点深度が深くなる。
【００２６】
なお、本実施形態における位相フィルタ１０１は、素材として屈折率ｎ１の石英ガラスを採用できる。この場合、石英ガラスに対する既存のパターン形成技術とエッチング技術を利用することで、各輪帯１１１の断面形状として凹凸を形成することとなる。勿論、位相フィルタ１０１の製作技術としては、他にも、ダイヤモンド等の高硬度の切削工具を使用して石英ガラスに対して溝加工を施すことで、各輪帯１１１の断面形状として凹凸（特に凹となる溝）を形成する技術を採用しても良い。さらには、凹凸を有する厚盤を金型として形成し、この金型を利用してプラスチック射出成形を行って位相フィルタ１０１を形成するとしても良い。また、透明な平板状の基板に、屈折率ｎ１の凸状部材また凹状部材を光軸を中心とした輪帯状に配置することで位相フィルタ１０１を形成するとしても良い。いずれにしても、本実施形態の位相フィルタ１０１は、光軸を中心として回転対称の形状であるため、上述のごとき加工は従来から存在する加工技術を適宜採用すれば作成でき、製作における効率や手間は矩形の位相フィルタの製作時よりも改善されることになる。
【００２７】
続いて、上述した本実施形態の位相フィルタ１０１を用いた撮像光学系１５０と、当該撮像光学系１５０にて撮像される画像に対し画像処理を施す撮像システム３００の構成について図８に基づき説明する。ここでは、撮像光学系１５０から比較的近い距離に物体３０１が存在し、遠い距離に物体３０２が存在している状況を想定する。また撮像光学系１５０においては、物体３０１、３０２らの反射光を集光する前玉レンズ群１５１、前玉レンズ群１５１が集光した光を入射光として処理する本実施形態の位相フィルタ１０１、位相フィルタ１０１の後方にあって光量を調整する絞り１５２（位相フィルタ１０１に合わせて円形である）、絞り１５２で光量調整された光を処理する後玉レンズ群１５３（すなわち結像レンズ１０２）、を少なくとも含む。
【００２８】
この場合、上述の物体３０１、物体３０２の反射光が、撮像光学系１５０における前玉レンズ群１５１を介して位相フィルタ１０１に入射し、この位相フィルタ１０１からの光が絞り１５２および後玉レンズ群１５３を介して後玉レンズ群１５３に入射し、光軸１の方向にぼけ方が均一（上述した点像分布の焦点方向への平滑化による）な像３０３、３０４を形成することになる。そこで撮像システム３００においては、像３０３、３０４らが光軸方向にオーバーラップする位置に画像センサ３０５を配置した構成となっている。
【００２９】
また、撮像システム３００は、上述の画像センサ３０５からの出力信号を、画像センサ３０５で出力可能な最高解像度の情報を保ったまま、適宜な静止画または動画の画像フォーマットに変換し画像信号として出力する画像信号出力回路３０６を備えている。また、撮像システム３００は、画像信号出力回路３０６で出力した画像信号を受けて、これをディスプレイ出力可能なフォーマットに変換し、モニタディスプレイ３０８で出力させるモニタ出力生成回路３０７を備えている。モニタディスプレイ３０８で表示される画像は、図８にて模式的に示す通り、近い物体３０１も、遠い物体３０２も一様にぼけた画像３０３、３０４が得られる。ただし、撮像システム３００として、こうしたモニタ出力処理は必須ではないため、モニタディスプレイ３０８、およびモニタ出力生成回路３０７を含まない構成としても問題ない。
【００３０】
また、撮像システム３００は、デコンボリューション前処理回路３０９、およびデコンボリューションフィルタ回路３１０を備えている。撮像システム３００においては、上述の画像信号出力回路３０６からの出力信号を分岐して、デコンボリューション前処理回路３０９に入力する。これにより、デコンボリューション前処理回路３０９において、デコンボリューションフィルタ回路３１０でのフィルタ演算に適したデジタル画像データ形式に変換することとなる。また、このデコンボリューション前処理回路３０９の出力信号は、デコンボリューションフィルタ回路３１０にてフィルタ処理を行って第２のモニタ出力生成回路３１１に入力される。第２のモニタ出力生成回路３１１は、デコンボリューションフィルタ回路３１０からの入力信号を任意の一般の静止画、または動画の画像フォーマットに変換し、出力信号として第２のモニタディスプレイ３１２で出力表示させる。第２のモニタディスプレイ３１２で出力表示を行う場合、上述した、近い物体３０１にも遠い物体３０２にも焦点のあった画像が出力される。このとき、位相フィルタ１０１を用いているため、第２のモニタディスプレイ３１２での出力画像においては、撮像光学系１５０からの距離によって該当物体の画像位置がずれるようなことはなく、物体３０１、３０２の本来の位置を反映した位置に画像が形成される。
【００３１】
続いて、上述の各輪帯１１１のうち少なくともいずれかの輪帯間で、凹状または凸状の断面形状における断面底部１２０を、入射光に対する瞳面の半径方向に所定高さオフセットした構造を備えた構成について説明する。こうした構成においては、断面形状を略放物線形状とした輪帯１１１における効果だけでなく、各輪帯１１１に上述の如き高さオフセットを加えたことによる効果によって、さらにＰＳＦの均質化が図られる。
【００３２】
図９は、本実施形態における位相フィルタ１０１の構造例３を示す平面図であり、図１０は同じく側断面図である。ここで例示するように、輪帯１１１の各間では、断面形状における断面底部１２０を、入射光に対する瞳面の半径方向に所定高さづつオフセットさせている。各輪帯１１１の断面構造形状に対応したコーニック曲線（略放物線）とオフセットの関係は図１１に示す通りである。断面形状が凹状、凸状のいずれであっても、各輪帯１１１の断面底部１２０と、隣接する輪帯１１１における断面底部１２２との間の離間距離（高さ）をオフセット距離とする。
【００３３】
図１０の例では、位相フィルタ１０１における背面（入射光が射出される面）から位相フィルタ１０１の表面１２１に向かう方向で、上述のオフセットがなされており、位相フィルタ中心軸１０５直近の断面形状における断面底部１２０から、位相フィルタ外縁１０６直近の断面形状における断面底部１２０に至るトータルで、オフセット１０７が生じている。なお、図１２にて例示するように、位相フィルタ１０１における５０個の輪帯１１１に対し、コーニック曲線で規定される高さによって与える位相は２λ（入射光の波長の２倍）になるように設定されている。この例における各輪帯１１１は位相フィルタ中心軸１１５から外縁１０６に向かうに従って、０からλまで徐々に大きくなる、すなわち単調増加するオフセットが与えられている。
【００３４】
なお、図１５、１６にて例示するように、位相フィルタ１０１の各輪帯１１１において、位相フィルタ中心軸１１５から外縁１０６に向かうに従って、λから０まで徐々に大きくなる、すなわち単調減少するオフセットが与えられた構成となっていてもよい。また、図１７、１８にて例示するように、各輪帯１１１におけるオフセットが位相フィルタ中心軸１１５から外縁１０６に向かうに従って単純増加ないし単純減少する構成ではなく、そうした単純増加ないし単純減少させた場合のオフセットを、ランダムに入れ替えた構成としてもよい（但し、輪帯１１１各間のオフセットの総和１０７は、単純増加ないし単純減少させた場合のオフセットの総和と同じ）。
【００３５】
ここで、上述のごときオフセットを考慮した構成とした位相フィルタ１０１における効果について説明する。図１３は従来技術におけるＰＳＦの例を示す図であり、図１４は本実施形態の位相フィルタにおけるＰＳＦの例を示す図である。図７においては、各輪帯１１１におけるＰＳＦへの寄与の絶対値を合算して効果を示したのに対し、ここでは位相を含めた計算結果を示す。カメラなどの通常の撮像光学系は、広い波長範囲でかつインコヒーレントな光学系であり、各輪帯１１１におけるＰＳＦへの寄与を位相まで含めて検討はなされないが、ここでは均一で安定したＰＳＦを得るために、位相を考慮して加算した結果を示す。図１３は上述のオフセットを設定しない場合、図１４はオフセットを付与した場合の光軸方向のＰＳＦを示している。
【００３６】
広い波長範囲でかつインコヒーレントな光学系では、これらは広い波長範囲で平均化され、一点から結象する光であってもコヒーレンシーが低いため、ＰＳＦの振動は大きく緩和される。図１３に例示する従来技術でのＰＳＦはデフォーカスゼロのところに集中するのに対し、図１４に例示するＰＳＦは広範囲のデフォーカスに渡って分布していることが分かる。よって、輪帯１１１の各間でオフセットを付与した位相フィルタ１０１においては、より安定化したＰＳＦを得ることができる。
【００３７】
なお、上述までは全ての輪帯１１１における幅すなわち輪帯幅が一定である例について説明したが、輪帯毎に異なる輪帯幅を設定することにより、ＰＳＦの各輪帯成分を調整することができる。図１９は、本実施形態における位相フィルタ１０１の構造例６を示す平面図であり、図２０は同じく側断面図である。図１９、２０にて例示するように、位相フィルタ１０１における輪帯幅１０８を、位相フィルタ中心軸１１５から外縁１０６に向かうに従って、単調に減少させた構成とすることにより、輪帯１１１の面積を略一定にすることができ、ＰＳＦの各輪帯成分を調整することが可能となる。
【００３８】
以上、本発明を実施するための最良の形態などについて具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００３９】
こうした本実施形態によれば、原理的にデフォーカス量に依存して、ＰＳＦの重心が変化することを回避出来る。また、ＰＳＦも回転対称で等方的に拡がるため、信号処理による復元画像が方向性を持つことがなくなり、位相フィルタにおける光軸の回転ずれによる弊害を抑制することができる。また、ＰＳＦが回転対称となることは、処理データ量の低減につながり、信号処理に用いる係数行列の格納用メモリを削減し、信号処理回路を小型化することも可能となる。更に、位相フィルタの形状が回転対称であることは、その成形に用いる金型を回転旋盤加工で作成することが可能となり、矩形の位相フィルタに比べて加工時間の短縮や製造コストの削減が可能となる。
【００４０】
したがって、点像分布関数の重心変化を回避し、位相フィルタにおける光軸の回転ずれによる画像の不具合発生を抑制可能となる。その結果、本実施例によれば、ゴースト等による画質劣化を抑制し高画質な画像を取得することが可能となる。また、そのような高画質な画像を、低コストで取得することが可能となる。
【００４１】
本明細書の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。すなわち、本実施形態の位相フィルタにおいて、前記各輪帯のうち少なくともいずれかの輪帯間で、前記凹状または凸状の断面形状における底部位置を、入射光に対する瞳面の半径方向に所定高さオフセットした構造を備えるとしてもよい。
【００４２】
これによれば、ＰＳＦの更なる均質化を図ることが可能となり、デコンボリューション後の画像品質を更に良質なものと出来る。
【００４３】
また、本実施形態の位相フィルタにおいて、前記オフセットの高さが各輪帯間で異なる構造を備えるとしてもよい。
【００４４】
これによれば、より一層のＰＳＦの均質化を図ることが可能となり、デコンボリューション後の画像品質を更に良質なものと出来る。
【００４５】
また、本実施形態の位相フィルタにおいて、前記各輪帯間でのオフセットの高さが、光軸から当該位相フィルタにおける周縁部に向け、単調増加または単調減少する構造を備えるとしてもよい。
【００４６】
これによれば、位相フィルタにおける輪帯形成の効率が改善され、より一層のＰＳＦの均質化を優れた製造コストや効率の下で図ることが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態の位相フィルタにおいて、前記輪帯の幅が各輪帯間で等しいとしてもよい。
【００４８】
これによれば、位相フィルタにおける輪帯形成の効率が改善され、位相フィルタ製造にかかるコストや時間を低減出来る。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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