(57)【要約】【課題】光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができることはもとより、樹脂レンズの変動を抑えることが可能で、膨張によるレンズの性能劣化を抑えることができる撮像装置および情報コード読取装置を提供する。【解決手段】光学系２１０は、第１レンズ２１１、第２レンズ２１２、絞り２１３と、第３レンズ２１４、および第４レンズ２１５を含み、第１レンズ２１１、第３レンズ２１４、および第４レンズ２１５はガラスにより形成され、レンズ保持部３００は、レンズ保持部３００は、樹脂レンズ(本実施形態では第２レンズ２１２)の周縁部２１２ａの一部の領域のみを保持する。【選択図】図８
2008233897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系と、
前記光学系のレンズを保持するレンズ保持部と、
前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、
前記光学系は、ガラスレンズと樹脂レンズとを含み、
前記レンズ保持部は、
前記樹脂レンズの周縁部の一部の領域を保持する
撮像装置。
【請求項２】
前記樹脂レンズは、
第一外径部と第二外径部を有し、前記第一外径部のみにて前記レンズ保持部に保持されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記レンズ保持部は、
第一内径部と第二内径部を有し、前記第一内径部のみにて前記樹脂レンズを保持する
請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光学系において、前記レンズ保持部の線膨張係数が前記樹脂レンズに比べて小さい
請求項１から３のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記レンズ保持部の線膨張係数は、前記ガラスレンズの線膨張係数以上、かつ前記樹脂レンズの線膨張係数以下である
請求項１から３のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記ガラスレンズの外径寸法と当該ガラスレンズを受ける前記レンズ保持部の内径寸法の差分は、前記樹脂レンズの第二外径寸法と当該樹脂レンズをうける内径寸法の差分より小さい
請求項１から５のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記樹脂レンズのパワーはガラスレンズのパワーに比べて小さく、樹脂レンズのパワーは、光学系のパワーに比べて小さいようにパワーが設定されている
請求項１から６のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記光学系は光波面変調機能を有し、当該光波面変調機能が、前記光学系の光軸をｚ軸とし、互いに直交する２軸をｘ、ｙとしたとき、位相が下記式で表される
請求項１から７のいずれか一に記載の撮像装置。
【数１】
2008233897.tif 000014
【請求項９】
前記撮像素子で撮像される被写体分散像は、撮像素子上ではピントが合わず、深度の深い光束とボケ部分が形成された像で、前記撮像素子からの被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成する画像処理部を有する
請求項１から８のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記光学系は、
物体側の第１レンズと、
前記第１レンズより撮像素子側に配置された第２レンズを少なくとも含み、
前記第１レンズはガラスレンズにより形成され、前記第２レンズは樹脂レンズにより形成される
請求項１から８のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項１１】
光学系と、
前記光学系のレンズを保持するレンズ保持部と、
前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、
前記光学系は、ガラスレンズと樹脂レンズとを含み、
前記レンズ保持部は、
前記樹脂レンズの周縁部と前記レンズ保持部の保持領域部とのいずれかに、接触部と非接触部を形成する中間部材を有し、当該中間部材を介在させた状態で、前記樹脂レンズを保持する
撮像装置。
【請求項１２】
情報コードを光学的に読み取る情報コード読取装置であって、
光学系と、
前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、
前記光学系は、
ガラスレンズと樹脂レンズにより形成され、
前記レンズ保持部は、
前記樹脂レンズの周縁部の一部の領域を保持する
情報コード読取装置。
【請求項１３】
情報コードを光学的に読み取る情報コード読取装置であって、
光学系と、
前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、
前記光学系は、
ガラスレンズと樹脂レンズにより形成され、
前記レンズ保持部は、
前記樹脂レンズの周縁部と前記レンズ保持部の保持領域部とのいずれかに、接触部と非接触部を形成する中間部材を有し、当該中間部材を介在させた状態で、前記樹脂レンズを保持する
情報コード読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を用い、光学系を備えた撮像装置および情報コード読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年急峻に発展を遂げている情報のデジタル化に相俟って映像分野においてもその対応が著しい。
特に、デジタルカメラに象徴されるように撮像面は従来のフィルムに変わって固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ），ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサが使用されているのが大半である。
【０００３】
このように、撮像素子にＣＣＤやＣＭＯＳセンサを使った撮像レンズ装置は、被写体の映像を光学系により光学的に取り込んで、撮像素子により電気信号として抽出するものであり、デジタルスチルカメラの他、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  ＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、画像検査装置、自動制御用産業カメラ等に用いられている。
【０００４】
図２５は、一般的な撮像レンズ装置の構成および光束状態を模式的に示す図である。
この撮像レンズ装置１は、光学系２とＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子３とを有する。
光学系は、物体側レンズ２１，２２、絞り２３、および結像レンズ２４を物体側（ＯＢＪＳ）から撮像素子３側に向かって順に配置されている。
【０００５】
撮像レンズ装置１においては、図２５に示すように、ベストフォーカス面を撮像素子面上に合致させている。
図２６（Ａ）〜（Ｃ）は、撮像レンズ装置１の撮像素子３の受光面でのスポット像を示している。
【０００６】
また、位相板により光束を規則的に分散し、デジタル処理により復元させ被写界深度の深い画像撮影を可能にする等の撮像装置が提案されている（たとえば非特許文献１，２、特許文献１〜５参照）。
また、伝達関数を用いたフィルタ処理を行うデジタルカメラの自動露出制御システムが提案されている（たとえば特許文献６参照）。
【０００７】
また、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの画像入力機能を持った装置においては、たとえば風景など、所望の映像とともに、バーコード等の近接静止画像を読み取ることが、極めて有用であることが多い。
バーコードの読み取りは、たとえば第一の例としてレンズを繰り出すオートフォーカスでピントを合わせる技術や、第二の例として深度拡張技術としては、たとえばカメラにおいてＦ値を絞ることで被写界深度を広げて固定ピントとしているものがある。
さらに、ピントの合う被写界を増やす手法は、たとえば特許文献８に開示されている。
【０００８】
【非特許文献１】“Wavefront Coding;jointly optimized optical and digital imaging systems”,Edward R.Dowski,Jr.,Robert H.Cormack,Scott D.Sarama.
【非特許文献２】“Wavefront Coding;A modern method of achieving high performance and/or low cost imaging systems”,Edward R.Dowski,Jr.,Gregory E.Johnson.
【特許文献１】ＵＳＰ６，０２１，００５
【特許文献２】ＵＳＰ６，６４２，５０４
【特許文献３】ＵＳＰ６，５２５，３０２
【特許文献４】ＵＳＰ６，０６９，７３８
【特許文献５】特開２００３−２３５７９４号公報
【特許文献６】特開２００４−１５３４９７号公報
【特許文献７】特開２００４−３７７３３号公報
【特許文献８】特開２００２−２７０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した各文献にて提案された撮像装置においては、その全ては通常光学系に上述の位相板を挿入した場合のＰＳＦ（Ｐｏｉｎｔ−Ｓｐｒｅａｄ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が一定になっていることが前提であり、ＰＳＦが変化した場合は、その後のカーネルを用いたコンボリューションにより、被写界深度の深い画像を実現することは極めて難しい。
したがって、単焦点でのレンズではともかく、ズーム系やＡＦ系などのレンズでは、その光学設計の精度の高さやそれに伴うコストアップが原因となり採用するには大きな問題を抱えている。
換言すれば、従来の撮像装置においては、適正なコンボリューション演算を行うことができず、ワイド（Ｗｉｄｅ）時やテレ（Ｔｅｌｅ）時のスポット（ＳＰＯＴ）像のズレを引き起こす非点収差、コマ収差、ズーム色収差等の各収差を無くす光学設計が要求される。
しかしながら、これらの収差を無くす光学設計は光学設計の難易度を増し、設計工数の増大、コスト増大、レンズの大型化の問題を引き起こす。
【００１０】
また、上記技術では、ガラスレンズと樹脂レンズが光学系内に混在した場合、常温においては所望の被写界深度を得ることができるが、高温の場合と低温の場合でバックフォーカス位置が変化することや、レンズやレンズ保持部の熱膨張により性能が劣化してくる。
さらに、樹脂レンズとレンズ保持部の線膨張が異なると、温度変化に伴い鏡枠（レンズ保持部）の線膨張がレンズに比べて大きいとレンズが鏡枠内でがたついたり、鏡枠の線膨張がレンズに比べて小さいとレンズに圧力がかかりレンズ自体やコーティング等にクラックの入るおそれもある。
また、樹脂レンズのみで構成されていたり、ガラスレンズのみで構成されている場合は、レンズに合わせた線膨張係数でレンズ保持部を作成すればいいが、ガラスレンズと樹脂レンズが混在した場合には、線膨張係数の差が大きくなり、温度変化に敏感に反応してしまう。
【００１１】
本発明は、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができることはもとより、樹脂レンズの変動を抑えることが可能で、膨張によるレンズの性能劣化を抑えることができ、適切な画質の、ノイズの影響が小さい復元画像を得ることが可能な撮像装置および情報コード読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点の撮像装置は、光学系と、前記光学系のレンズを保持するレンズ保持部と、前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、前記光学系は、ガラスレンズと樹脂レンズとを含み、前記レンズ保持部は、前記樹脂レンズの周縁部の一部の領域を保持する。
【００１３】
好適には、前記樹脂レンズは、第一外径部と第二外径部を有し、前記第一外径部のみにて前記レンズ保持部に保持されている。
【００１４】
好適には、前記レンズ保持部は、第一内径部と第二内径部を有し、前記第一内径部のみにて前記樹脂レンズを保持する。
【００１５】
好適には、前記光学系において、前記レンズ保持部の線膨張係数が前記樹脂レンズに比べて小さい。
さらに好適には、前記レンズ保持部の線膨張係数は、前記ガラスレンズの線膨張係数以上、かつ前記樹脂レンズの線膨張係数以下である。
【００１６】
好適には、前記ガラスレンズの外径寸法と当該ガラスレンズを受ける前記レンズ保持部の内径寸法の差分は、前記樹脂レンズの第二外径寸法と当該樹脂レンズをうける内径寸法の差分より小さい。
【００１７】
好適には、前記樹脂レンズのパワーはガラスレンズのパワーに比べて小さく、樹脂レンズのパワーは、光学系のパワーに比べて小さいようにパワーが設定されている。
【００１８】
好適には、前記光学系は光波面変調機能を有し、当該光波面変調機能が、前記光学系の光軸をｚ軸とし、互いに直交する２軸をｘ、ｙとしたとき、位相が下記式で表される。
【００１９】
【数１】
2008233897.tif 000003
【００２０】
好適には、前記撮像素子で撮像される被写体分散像は、撮像素子上ではピントが合わず、深度の深い光束とボケ部分が形成された像で、前記撮像素子からの被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成する画像処理部を有する。
【００２１】
好適には、前記光学系は、物体側の第１レンズと、前記第１レンズより撮像素子側に配置された第２レンズを少なくとも含み、前記第１レンズはガラスレンズにより形成され、前記第２レンズは樹脂レンズにより形成される。
【００２２】
本発明の第２の観点の撮像装置は、光学系と、前記光学系のレンズを保持するレンズ保持部と、前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、前記光学系は、ガラスレンズと樹脂レンズとを含み、前記レンズ保持部は、前記樹脂レンズの周縁部と前記レンズ保持部の保持領域部とのいずれかに、接触部と非接触部を形成する中間部材を有し、当該中間部材を介在させた状態で、前記樹脂レンズを保持する。
【００２３】
本発明の第３の観点は、情報コードを光学的に読み取る情報コード読取装置であって、光学系と、前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、前記光学系は、ガラスレンズと樹脂レンズにより形成され、前記レンズ保持部は、前記樹脂レンズの周縁部の一部の領域を保持する。
【００２４】
本発明の第４の観点は、情報コードを光学的に読み取る情報コード読取装置であって、光学系と、前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、を有し、前記光学系は、ガラスレンズと樹脂レンズにより形成され、前記レンズ保持部は、前記樹脂レンズの周縁部と前記レンズ保持部の保持領域部とのいずれかに、接触部と非接触部を形成する中間部材を有し、当該中間部材を介在させた状態で、前記樹脂レンズを保持する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができことはもとより、樹脂レンズの変動を抑えることが可能で、膨張によるレンズの性能劣化を抑えることができ、しかも適切な画質の、ノイズの影響が小さい復元画像を得ることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、情報コードを例を示す図である。
図３は、図１の情報コード読取装置に適用される撮像装置の構成例を示すブロックである。
【００２８】
本実施形態に係る情報コード読取装置１００は、図１に示すように、本体１１０がケーブル１１１を介して図示しない電子レジスタ等の処理装置と接続され、たとえば読み取り対象物１２０に印刷された反射率の異なるシンボル、コード等の情報コード１２１を読み取り可能な装置である。
読み取り対象の情報コードとしては、たとえば図２（Ａ）に示すような、ＪＡＮコードのような１次元のバーコード１２２と、図２（Ｂ）および（Ｃ）に示すようなスタック式のＣＯＤＥ４９、あるいはマトリックス方式のＱＲコードのような２次元のバーコード１２３が挙げられる。
【００２９】
本実施形態に係る情報コード読取装置１００は、本体１１０内に、図示しない照明光源と、図３に示すような撮像装置２００とが配置されている。
撮像装置２００は、後で詳述するように、光学系に光波面変調素子を適用し、光波面変調素子により光束を規則的に分散し、デジタル処理により復元させ被写界深度の深い画像撮影を可能にする波面収差制御光学系システム、あるいは深度拡張光学系システム（ＤＥＯＳ：Ｄｅｐｔｈ  Ｅｘｐａｎｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）というシステムを採用し、ＪＡＮコードのような１次元のバーコードとＱＲコードのような２次元のバーコードのような情報コードを的確に高精度で読み取ることが可能に構成されている。
【００３０】
情報コード読取装置１００の撮像装置２００は、図３に示すように、光学系２１０、撮像素子２２０、アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）２３０、画像処理装置２４０、カメラ信号処理部２５０、画像表示メモリ２６０、画像モニタリング装置２７０、操作部２８０、および制御装置２９０を有している。
【００３１】
図４は、本実施形態に係る光学系を形成する撮像レンズユニットの基本構成を示す図である。
光学系２１０Ａは、被写体物体ＯＢＪを撮影した像を撮像素子２２０に供給する。また、光学系２１０Ａは、第１レンズ２１１、第２レンズ２１２、絞り２１３、第３レンズ２１４、および第４レンズ２１５を有している。
光学系２１０Ａは、物体側から順に、第１レンズ２１１、第２レンズ２１２、絞り２１３、第３レンズ２１４、第４レンズ２１５が配置されている。
本実施形態の光学系２１０Ａは、第３レンズ２１４と第４レンズ２１５が接続されている。すなわち、本実施形態の光学系２１０Ａのレンズユニットは、接合レンズを含んで構成されている。
【００３２】
そして、本実施形態の光学系２１０は、温度変化に対応した光学系として構成されている。
物体と接触する側の第１レンズ２１１、第３レンズ２１４、および第４レンズ２１５はガラスにより形成され、第２レンズ２１２は樹脂により形成されている。
そして、ガラスに比べて線膨張が大きく、温度変化に敏感に反応する樹脂レンズのパワーを制御することにより使用環境が低温から高温にまで及んだとしても十分な性能を確保することができ、さらに深度拡張光学系において、被写界深度の温度変化を緩和することができるように構成されている。
【００３３】
より具体的には、第１レンズ２１１、第３レンズ２１４、および第４レンズ２１５はガラスにより形成され、第２レンズ２１２は樹脂により形成され、樹脂レンズのパワーはガラスレンズのパワーに比べて小さく、かつ、光学系２１０Ａのパワーに比べて小さいようにパワーが設定されている。
さらに、光学系２１０Ａにおいて、レンズを保持する部分であるレンズ保持部３００の線膨張係数が樹脂レンズに比べて小さいように設定されている。
より好適には、レンズ保持部３００の線膨張係数は、ガラスレンズの線膨張係数以上、かつ樹脂レンズの線膨張係数以下であるように設定されている。
なお、レンズ保持部３００のレンズ保持構造については、後で詳述する。
【００３４】
本実施形態の光学系２１０Ａは、光波面変調素子をレンズと別に設ける代わりに、たとえば第２レンズ２１２にその機能を併せ持たせている。
第２レンズ２１２の撮像面側の面の光軸を中心とした中央部が所定の曲率を持たせて凹状に形成されており、この形状により第２レンズ２１２は、光波面変調素子の機能を有している。
【００３５】
図５は、樹脂レンズが強い負のパワーを持ったアナログのスポット像のディフォーカス図である。
図６は、樹脂レンズが強い正のパワーを持ったアナログのスポット像のディフォーカス図である。
図７は、本実施形態の光学系のように、樹脂レンズのパワーを抑えたアナログのスポット像のディフォーカス図である。
【００３６】
図５および図６に示すように、樹脂レンズが強い負または正のパワーを持ったアナログのスポット像は、常温、高温側、低温側で異なり、十分な性能を確保することができない。
これに対して、本実施形態の光学系２１０Ａは、樹脂レンズのパワーはガラスレンズのパワーに比べて小さく、光学系２１０Ａのパワーに比べて小さくなるように各パワーが設定されていることから、図７に示すように、使用環境が低温から高温にまで及んだとしても十分な性能を確保することができ、さらに深度拡張光学系において、被写界深度の温度変化を緩和することができる。
【００３７】
なお、光学系２１０Ａにおいて、レンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、ｋを円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを非球面係数、ｒを中心曲率半径としたとき次式で表される。ｈは光線の高さ、ｃは中心曲率半径の逆数をそれぞれ表している。ただし、Ｚは面頂点に対する接平面からの深さを、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。
【００３８】
【数２】
2008233897.tif 000004
また、α、βは位相面係数であり、ｘ、ｙは図４に示す方向である。
【００３９】
以上の構成を採ることにより、目的の撮像レンズを実現できる。
【００４０】
また、図４に示すように、本実施形態の撮像レンズユニット２１０Ａにおいて、第１レンズ２１１の物体側面１の中心曲率半径はＲ１に、第１レンズ２１１の像面側２の中心曲率半径はＲ２に、および第２レンズ２１２の物体側面３の中心曲率半径はＲ３に、第２レンズ２１２の像面側面４の中心曲率半径はＲ４に、第３レンズ２１４の物体側面５の中心曲率半径はＲ５に、第３レンズ２１４の像面側面６の中心曲率半径はＲ６に、第４レンズ２１５の像面側面７の中心曲率半径はＲ７に、撮像部２２０のカバーガラス２２１の第４レンズ２１５側の面８の中心曲率半径はＲ８に、カバーガラス２２１の撮像素子２２２側の面９の中心曲率半径はＲ９に設定されている。なお、カバーガラス２２１の両面８、９の中心曲率半径Ｒ８、Ｒ９は０である。
また、第１レンズ２１１の屈折率はn1、分散値はν1、第２レンズ２１２の屈折率はn2、分散値はν2、第３レンズ２１４の屈折率は屈折率はn3、分散値はν3、第４レンズ２１５の屈折率は屈折率はn4、分散値はν4に設定される。
【００４１】
撮像素子２２０は、第４レンズ２１５側から、ガラス製の平行平面板（カバーガラス）２２１と、たとえばＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子の撮像面２２２が順に配置されている。
撮像光学系２１０を介した被写体ＯＢＪからの光が、撮像素子２２０の撮像面２２２上に結像される。
なお、撮像素子２２０で撮像される被写体分散像は、撮像素子２２０上ではピントが合わず、深度の深い光束とボケ部分が形成された像である。
そして、本実施形態においては、画像処理装置２４０にてフィルタ処理を加えることにより２物体間の距離の解像を補完することができるように構成されている。
この光学系２１０については、後でさらに詳述する。
【００４２】
撮像素子２２０は、光学系２１０で取り込んだ像が結像され、結像１次画像情報を電気信号の１次画像信号ＦＩＭとして、アナログフロントエンド部２３０を介して画像処理装置２４０に出力するＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる。
図３においては、撮像素子２２０を一例としてＣＣＤとして記載している。
【００４３】
アナログフロントエンド部２３０は、タイミングジェネレータ２３１、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２３２と、を有する。
タイミングジェネレータ２３１では、撮像素子２２０のＣＣＤの駆動タイミングを生成しており、Ａ／Ｄコンバータ２３２は、ＣＣＤから入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、画像処理装置２４０に出力する。
【００４４】
信号処理部の一部を構成する画像処理装置（二次元コンボリューション手段）２４０は、前段のＡＦＥ２３０からくる撮像画像のデジタル信号を入力し、二次元のコンボリューション処理を施し、後段のカメラ信号処理部（ＤＳＰ）２５０に渡す。
画像処理装置２４０、制御装置２９０の露出情報に応じて、光学的伝達関数（ＯＴＦ）に対してフィルタ処理を行う。なお、露出情報として絞り情報を含む。
画像処理装置２４０は、撮像素子２２０による複数の画像に対して、光学的伝達関数（ＯＴＦ）のレスポンスを向上させ、物体距離に応じた光学的伝達関数（ＯＴＦ）の変化をなくすようにフィルタ処理（たとえばコンボリューションフィルタ処理）を行う機能を有し、複数の物体距離に依存しながらも、深い被写界深度を得る。また、画像処理装置２４０は、最初のステップでノイズ低減フィルタリングを施す機能を有する。
画像処理装置２４０は、光学的伝達関数（ＯＴＦ）に対してフィルタ処理を行いコントラストを改善する処理を施す機能を有する。
画像処理装置２４０の処理については後でさらに詳述する。
【００４５】
カメラ信号処理部（ＤＳＰ）２５０は、カラー補間、ホワイトバランス、ＹＣｂＣｒ変換処理、圧縮、ファイリング等の処理を行い、メモリ２６０への格納や画像モニタリング装置２７０への画像表示等を行う。
【００４６】
制御装置２９０は、露出制御を行うとともに、操作部２８０などの操作入力を持ち、それらの入力に応じて、システム全体の動作を決定し、ＡＦＥ２３０、画像処理装置２４０、ＤＳＰ２５０、絞り２１３等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。
【００４７】
次に、光学系２１０のレンズを保持するレンズ保持部３００の構成例について説明する。
【００４８】
図８は、本実施形態に係るレンズ保持部の構成例を示す断面図である。
【００４９】
レンズ保持部３００は、たとえば円筒状に形成され、図１２に示すように、物体側ｏｂｊｓから順に、第１レンズ２１１を保持する第１保持領域部３１１、第２レンズ２１２を保持する第２保持領域部３１２、第３レンズ２１４を保持する第３保持領域部３１３、第４レンズ２１５を保持する第４保持領域部３１４が形成されている。
そして、レンズ保持部３００は、樹脂レンズ(本実施形態では第２レンズ２１２)を、樹脂レンズ２１２の周縁部２１２ａとレンズ保持部３００の第２の保持領域部３１２との接触部と非接触部を含むように保持する。
図８の断面図においては、樹脂レンズ２１２の周縁部２１２ａとレンズ保持部３００の第２の保持領域部３１２との間に非接触部分がクリアランス３１５として形成されている。
【００５０】
本実施形態においては、上述した構成を採用することにより、温度変化に対応したレンズ形状と鏡枠を提供している。
レンズ保持部３００の線膨張係数は樹脂レンズ２１２と比べて小さいものとし、たとえば樹脂レンズ２１２の外径形状、もしくは樹脂レンズ２１２を受けるレンズ保持部３００の第２の保持領域部３１２の内径形状を円形から異形とすることにより使用環境が低温から高温にまで及んだとしても十分な性能を確保することができる。さらに深度拡張光学系において、被写界深度の温度変化を緩和することができる。
【００５１】
ここで、熱膨張（線膨張）により性能劣化を緩和した樹脂レンズおよびレンズ保持部の構成例について説明する。
【００５２】
図９(Ａ)〜（Ｄ）は、熱膨張（線膨張）により性能劣化を緩和した樹脂レンズおよびレンズ保持部の構成例を示す図である。
【００５３】
図９（Ａ）および（Ｂ）は、レンズ保持部３００の第２の保持領域部３１２において突状部をなす第一内径部３１２１と第二内径部３１２２を有し互いに１２０度のなす箇所に第一外径部２１２１が形成され、第一内径部３１２１にて樹脂レンズ２１２と接触し、第二内径部３１２２では樹脂レンズと非接触状態にある。
【００５４】
図９（Ａ）の例は、樹脂レンズ２１２が第一外径部２１２１と第二外径部２１２２を有し、かつ、互いに１２０度のなす箇所に第一外径部２１２１に達する溝部２１２３が形成されており、この溝部２１２３にレンズ保持部３００の第一内径部３１２１がはめ込まれる形態として構成されている。
【００５５】
図９（Ｂ）の例は、樹脂レンズ２１２が第一外径部２１２１のみを有し、周縁部２１２ａにレンズ保持部３００の第一内径部３１２１が当接する形態として構成されている。
【００５６】
図９（Ｃ）の例は、樹脂レンズ２１２が突状部をなす第一外径部２１２１と第二外径部２１２２を有し、第一外径部２１２１が互いに１２０度のなす３箇所に形成されており、レンズ保持部３００の第２の保持領域部３１２において第一内径部３１２１のみを有し、樹脂レンズ２１２の第一外径部２１２１がレンズ保持部３００の第一内径部３１２１に当接する形態として構成されている。
【００５７】
図９（Ｄ）の例は、樹脂レンズ２１２が第一外径部２１２１と第二外径部２１２２を有し、第一外径部２１２１が互いに１２０度のなす３箇所に形成されており、レンズ保持部３００の第２の保持領域部３１２において第一内径部３１２１と第二内径部３１２２を有し、かつ、互いに１２０度のなす箇所に第一外径部２１２１に達する溝部３１２３が形成されており、この溝部３１２３に樹脂レンズ２１２の第一内径部２１２１がはめ込まれる形態として構成されている。
【００５８】
また、本実施形態においては、図８に示すように、ガラスレンズの外径寸法とガラスレンズを受けるレンズ保持部３００の保持領域部３１１，３１３，３１４の内径寸法の差分は、樹脂レンズ２１２の第二外径の寸法と樹脂レンズ２１２を受ける第２の保持領域部３１２の内径寸法の差分より小さい。
【００５９】
このように、本実施形態においては、レンズ保持部３００の樹脂レンズ２１２を受ける内径形状、もしくは樹脂レンズ２１２の外径形状を異形とし、第一外径と第ニ外径もしくは第一内径と第ニ外径を有するように形成する。樹脂レンズ２１２とレンズ保持部３００が接触するのは第一外径もしくは第一内径として第二外径もしくは第二内径は接触せず熱膨張分のクリアランス量を確保することで熱変動によるレンズの同軸ズレをなくす。
【００６０】
このように構成した理由を、図１０（Ａ）および（Ｂ）に関連付けて説明する。
図８の構成において、仮にガラスレンズ２１１，２１４，２１５とレンズ保持部３００の線膨張係数が近い場合、高温で樹脂レンズ２１２が膨張するのに対して、レンズ保持部３００は膨張しないため、樹脂レンズ２１２に圧力がかかってしまいコーティングのクラック等に繋がる。逆に低温となった場合、樹脂レンズ２１２だけが小さくなり保持が不安定となってしまう。
逆に樹脂レンズ２１２とレンズ保持部３００の線膨張係数が近い場合、高温でレンズ保持部３００と樹脂レンズ２１２が膨張するのに対して、ガラスは膨張しないため、ガラスレンズ２１１，２１４，２１５が不安定となる。
【００６１】
そこで、本実施形態においては、まずレンズ保持部３００とガラスレンズ２１１，２１４，２１５の線膨張を近いものとし、たとえば図１０（Ａ）、（Ｂ）のように、ガラスレンズ外径とレンズ保持部３００の第１、第３および第４の保持領域部３１１，３１３，３１４は嵌合させる。
樹脂レンズ２１２と樹脂レンズ２１２を受ける内径についてはたとえば図９（Ａ）の構成を適用する。
そうすることで高温になったときも、線膨張が等しいガラスと鏡枠についてはがたつきが生じない。さらに樹脂レンズ部についても接触面積が小さく、レンズ保持部との間にクリアランス３１５を設けているため、強い圧力がかからないことになる。樹脂レンズ２１２を常温で強嵌合としておけば低温に対しての縮小についても緩和できる。
【００６２】
線膨張係数の例を以下に示す。
樹脂レンズの場合の線膨張係数は、０．００００７である。
ガラスレンズの場合の線膨張係数は、０．０００００６３である。
レンズ保持部がＰＣＧＦ２０の場合、０．００００６５である、
このことから温度が変化した場合、樹脂の熱膨張はガラスに比べてはるかに大きいことが分かる。
【００６３】
なお、以上の説明では、レンズ保持部３００または樹脂レンズ２１２に突状部を形成して接触部と被接触部とを含むようにしたが、たとえば、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように突状部が形成された中間部材３２０を介在させて接触部と被接触部とを含むようなレンズ保持形態を採用することもできる。
図１１（Ａ）の例は、中間部材３２０の外周面がレンズ保持部３００の第２の保持領域部３１２の内周面に全体的に接触し、内周面側に突状部３２１を形成した構成を有する。
図１１（Ｂ）の例は、中間部材３２０の内周面が樹脂レンズ２１２の外周面に全体的に接触し、外面側に突状部３２１を形成した構成を有する。
このような構成を採用しても熱変動によるレンズの同軸ズレをなくすことが可能である。
【００６４】
なお、本実施形態においては、位置合わせをすることも兼ねることを目的として、３ヶ所の接触部を設けた場合について説明したが、接触部と非接触部とを備える構成、すなわち、レンズ保持部（含む中間部材）が樹脂レンズ（含む中間部材）周縁部の一部の領域のみを保持するように構成することにより同様の効果を得ることができる。
【００６５】
以下に、撮像レンズユニット２１０Ａの具体的な数値による実施例１，２を示す。
なお、各実施例１，２においては、撮像レンズユニット２１０Ａの各レンズ群を構成する、各レンズ２１１，２１２，２１４，２１５、並びに撮像素子２２０を構成するカバーガラス２２１に対して、図４に示すような面番号を付与した。
【００６６】
（実施例１）
表１および表２に実施例１の各数値を示す。実施例の各数値は図４の撮像レンズユニット２１０Ａに対応している。表１は、実施例１における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。
【００６７】
【表１】
2008233897.tif 000005
【００６８】
表２は、実施例１における非球面を含む一枚目の第１レンズ２１１、第２レンズ２１２、第３レンズ２１４、第４レンズ２１５の所定面の非球面係数を示す。表２において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。また、α、βは位相面係数であり、ｘ、ｙは図４に示す方向である。
【００６９】
【表２】
2008233897.tif 000006
【００７０】
（実施例２）
表３および表４に実施例２の各数値を示す。実施例の各数値は図１２の撮像レンズユニット２１０Ｂに対応している。表３は、実施例２における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズ、カバーガラスの曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（Ｄ：ｍｍ）、屈折率（Ｎ）、および分散値（ν）を示している。
【００７１】
【表３】
2008233897.tif 000007
【００７２】
表４は、実施例２における非球面を含む第１レンズ２１１、第２レンズ２１２、第３レンズ２１４、第４レンズ２１５の所定面の非球面係数を示す。表４において、ｋは円錐定数を、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。また、α、βは位相面係数であり、ｘ、ｙは図４に示す方向である。
【００７３】
【表４】
2008233897.tif 000008
【００７４】
表５および表６に線膨張係数による屈折率変動の例を示す。
【００７５】
【表５】
2008233897.tif 000009
【００７６】
【表６】
2008233897.tif 000010
【００７７】
このことから温度が変化した場合、樹脂の屈折率変動がガラスに比べてはるかに大きいことが分かる。
以上のことから、第２レンズ２１２を樹脂とした場合、温度による屈折率変動が起きた場合においても実施例２の第２レンズパワーを抑えているため、温度によるバックフォーカス位置の変動を緩和できる。
【００７８】
本実施形態においては、各実施例１，２で示したように、結像性能の優れた撮像レンズユニットを実現することが可能である。
【００７９】
以下、本実施形態の光学系、画像処理装置の構成および機能について具体的には説明する。
【００８０】
次に、画像処理装置２４０のフィルタ処理について説明する。
本実施形態においては、光学系２１０により収束される光束を規則正しく分散する光学レンズである。この位相板を挿入することにより、撮像素子２２０上ではピントのどこにも合わない画像を実現する。
換言すれば、光学系２１０によって深度の深い光束（像形成の中心的役割を成す）とフレアー（ボケ部分）を形成している。
前述したように、この規則的に分散した画像をデジタル処理により、光学系２１０を移動させずにピントの合った画像に復元する手段を波面収差制御光学系システム、あるいは深度拡張光学系システム（ＤＥＯＳ：Ｄｅｐｔｈ  Ｅｘｐａｎｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）といい、この処理を画像処理装置２４０において行う。
【００８１】
ここで、ＤＥＯＳの基本原理について説明する。
図１３に示すように、被写体の画像ｆがＤＥＯＳ光学系Ｈに入ることにより、ｇ画像が生成される。
これは、次のような式で表される。
【００８２】
（数３）
ｇ＝Ｈ＊ｆ
ただし、＊はコンボリューションを表す。
【００８３】
生成された画像から被写体を求めるためには、次の処理を要する。
【００８４】
（数４）
ｆ＝Ｈ-１＊ｇ
【００８５】
ここで、Ｈに関するカーネルサイズと演算係数について説明する。
ズームポジションをＺＰｎ，ＺＰｎ−１・・・とする。また、それぞれのＨ関数をＨｎ，Ｈｎ−１、・・・・とする。
各々のスポット像が異なるため、各々のＨ関数は、次のようになる。
【００８６】
【数５】
2008233897.tif 000011
【００８７】
この行列の行数および／または列数の違いをカーネルサイズ、各々の数字を演算係数とする。
ここで、各々のＨ関数はメモリに格納しておいても構わないし、ＰＳＦを物体距離の関数としておき、物体距離によって計算し、Ｈ関数を算出することによって任意の物体距離に対して最適なフィルタを作るように設定できるようにしても構わない。また、Ｈ関数を物体距離の関数として、物体距離によってＨ関数を直接求めても構わない。
【００８８】
本実施形態においては、図３に示すように、光学系２１０からの像を撮像素子２２０で受像して、絞り開放時には画像処理装置２４０に入力させ、光学系に応じた変換係数を取得して、取得した変換係数をもって撮像素子２２０からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成するように構成している。
【００８９】
本実施形態においては、ＤＥＯＳを採用し、高精細な画質を得ることが可能で、しかも、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることが可能となっている。
【００９０】
図１４は、本実施形態の光波面変調素子を含む光学系の光軸をｚ軸とし、互いに直交する２軸をｘ、ｙとしたとき、下記式で表される波面収差の形状である。
【００９１】
【数６】
2008233897.tif 000012
【００９２】
波面収差が０．５λ以下の範囲では位相の変化が小さく、通常の光学系と変わらないＯＴＦを持つ。したがって波面収差が０．５λ程度になるまで絞って取り付け位置の調整を行う。
図１５は、前記波面収差の形状と０．５λ以下の範囲を太線で表したものである。
ただし、λはたとえば可視光領域、赤外領域の波長を用いる。
【００９３】
なお、図１４に示す形状は、一例であって、光波面変調素子が、光学系の光軸をｚ軸とし、互いに直交する２軸をｘ、ｙとしたとき、位相が下記式で表されるものであれば適用可能である。
【００９４】
【数７】
2008233897.tif 000013
【００９５】
画像処理装置２４０は、上述したように、撮像素子２２０による１次画像ＦＩＭを受けて、フィルタによるコンボリューション処理によって被写界深度を拡張する処理等を施して高精細な最終画像ＦＮＬＩＭを形成する。
【００９６】
画像処理装置２４０の構成および処理について説明する。
【００９７】
画像処理装置２４０は、図３に示すように、生（ＲＡＷ）バッファメモリ２４１、コンボリューション演算器２４２、記憶手段としてのカーネルデータ格納ＲＯＭ２４３、およびコンボリューション制御部２４４を有する。
【００９８】
コンボリューション制御部２４４は、コンボリューション処理のオンオフ、画面サイズ、カーネルデータの入れ替え等の制御を行い、制御装置２９０により制御される。
【００９９】
また、カーネルデータ格納ＲＯＭ２４３には、図１６、図１７、または図１８に示すように予め用意されたそれぞれの光学系の点像強度分布（ＰＳＦ）により算出されたコンボリューション用のカーネルデータが格納されており、制御装置２９０によって露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
なお、露出情報には、絞り情報が含まれる。
【０１００】
図１６の例では、カーネルデータＡは光学倍率（×１．５）、カーネルデータＢは光学倍率（×５）、カーネルデータＣは光学倍率（×１０）に対応したデータとなっている。
【０１０１】
また、図１７の例では、カーネルデータＡは絞り情報としてのＦナンバ（２．８）、カーネルデータＢはＦナンバ（４）に対応したデータとなっている。なお、Ｆナンバ（２．８）、Ｆナンバ（４）は上記した０．５λの範囲外である。
【０１０２】
また、図１８の例では、カーネルデータＡは物体距離情報が１００ｍｍ、カーネルデータＢは物体距離が５００ｍｍ、カーネルデータＣは物体距離が４ｍに対応したデータとなっている。
【０１０３】
図１９は、制御装置２９０の露出情報（絞り情報を含む）により切り替え処理のフローチャートである。
まず、露出情報（ＲＰ）が検出されコンボリューション制御部２４４に供給される（ＳＴ１０１）。
コンボリューション制御部２４４においては、露出情報ＲＰから、カーネルサイズ、数値演係数がレジスタにセットされる（ＳＴ１０２）。
そして、撮像素子２２０で撮像され、ＡＦＥ２３０を介して二次元コンボリューション演算部２４２に入力された画像データに対して、レジスタに格納されたデータに基づいてコンボリューション演算が行われ、演算され変換されたデータがカメラ信号処理部２５０に転送される（ＳＴ１０３）。
【０１０４】
以下に画像処理装置２４０の信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについてさらに具体的な例について説明する。
【０１０５】
図２０は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第１の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２０の例は露出情報に応じたフィルタカーネルを予め用意した場合のブロック図である。
【０１０６】
露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。２次元コンボリューション演算部２４２においては、カーネルデータを用いてコンボリューション処理を施す。
【０１０７】
図２１は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第２の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２１の例は、信号処理部の最初にノイズ低減フィルタ処理のステップを有し、フィルタカーネルデータとして露出情報に応じたノイズ低減フィルタ処理ＳＴ１を予め用意した場合のブロック図である。
【０１０８】
露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
２次元コンボリューション演算部２４２においては、前記ノイズ低減フィルタＳＴ１を施した後、カラーコンバージョン処理ＳＴ２によって色空間を変換、その後カーネルデータを用いてコンボリューション処理ＳＴ３を施す。
再度ノイズ処理ＳＴ４を行い、カラーコンバージョン処理ＳＴ５によって元の色空間に戻す。カラーコンバージョン処理は、たとえばＹＣｂＣｒ変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。
なお、再度のノイズ処理ＳＴ４は省略することも可能である。
【０１０９】
図２２は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第３の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２２の例は、露出情報に応じたＯＴＦ復元フィルタを予め用意した場合のブロック図である。
【０１１０】
露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
２次元コンボリューション演算部２４２は、ノイズ低減処理ＳＴ１１、カラーコンバージョン処理ＳＴ１２の後に、前記ＯＴＦ復元フィルタを用いてコンボリューション処理ＳＴ１３を施す。
再度ノイズ処理ＳＴ１４を行い、カラーコンバージョン処理ＳＴ１５によって元の色空間に戻す。カラーコンバージョン処理は、たとえばＹＣｂＣｒ変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。
なお、ノイズ低減処理ＳＴ１１、ＳＴ１４は、いずれか一方のみでもよい。
【０１１１】
図２３は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第４の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２３の例は、ノイズ低減フィルタ処理のステップを有し、フィルタカーネルデータとして露出情報に応じたノイズ低減フィルタを予め用意した場合のブロック図である。
露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
２次元コンボリューション演算部２４２においては、ノイズ低減フィルタ処理ＳＴ２１を施した後、カラーコンバージョン処理ＳＴ２２によって色空間を変換、その後カーネルデータを用いてコンボリューション処理ＳＴ２３を施す。
再度、露出情報に応じたノイズ処理ＳＴ２４を行い、カラーコンバージョン処理ＳＴ２５によって元の色空間に戻す。カラーコンバージョン処理は、たとえばＹＣｂＣｒ変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。
なお、ノイズ低減処理ＳＴ２１は省略することも可能である。
【０１１２】
以上は露出情報のみに応じて２次元コンボリューション演算部２４２においてフィルタ処理を行う例を説明したが、たとえば被写体距離情報、ズーム情報、あるいは撮影モード情報と露出情報とを組み合わせることにより適した演算係数の抽出、あるいは演算を行うことが可能となる。
【０１１３】
図２４は、被写体距離情報と露出情報とを組み合わせる画像処理装置の構成例を示す図である。
【０１１４】
画像処理装置４００は、図２４に示すように、コンボリューション装置４０１、カーネル・数値演算係数格納レジスタ４０２、および画像処理演算プロセッサ４０３を有する。
【０１１５】
この画像処理装置４００においては、物体概略距離情報検出装置５００から読み出した被写体の物体距離の概略距離に関する情報および露出情報を得た画像処理演算プロセッサ４０３では、その物体離位置に対して適正な演算で用いる、カーネルサイズやその演算係数をカーネル・数値算係数格納レジスタ４０２に格納し、その値を用いて演算するコンボリューション装置４０１にて適正な演算を行い、画像を復元する。
本例においては、主被写体までの距離を、距離検出センサを含む物体概略距離情報検出装置５００により検出し、検出した距離に応じて異なる画像補正の処理を行うことにように構成されている。
【０１１６】
上記の画像処理はコンボリューション演算により行うが、これを実現するには、たとえばコンボリューション演算の演算係数を共通で１種類記憶しておき、焦点距離に応じて補正係数を予め記憶しておき、この補正係数を用いて演算係数を補正し、補正した演算係数で適性なコンボリューション演算を行う構成をとることができる。
この構成の他にも、以下の構成を採用することが可能である。
【０１１７】
焦点距離に応じて、カーネルサイズやコンボリューションの演算係数自体を予め記憶しておき、これら記憶したカーネルサイズや演算係数でコンボリューション演算を行う構成、焦点距離に応じた演算係数を関数として予め記憶しておき、焦点距離によりこの関数より演算係数を求め、計算した演算係数でコンボリューション演算を行う構成等、を採用することが可能である。
【０１１８】
図２４の構成に対応付けると次のような構成をとることができる。
【０１１９】
変換係数記憶手段としてのレジスタ４０２に被写体距離に応じて少なくとも位相板に相当する樹脂レンズに起因する収差に対応した変換係数を少なくとも２以上予め記憶する。画像処理演算プロセッサ４０３が、被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置５００により生成された情報に基づき、レジスタ４０２から被写体までの距離に応じた変換係数を選択する係数選択手段として機能する。
そして、変換手段としてのコンボリューション装置４０１が、係数選択手段としての画像処理演算プロセッサ４０３で選択された変換係数によって、画像信号の変換を行う。
【０１２０】
または、前述したように、変換係数演算手段としての画像処理演算プロセッサ４０３が、被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置５００により生成された情報に基づき変換係数を演算し、レジスタ４０２に格納する。
そして、変換手段としてのコンボリューション装置４０１が、変換係数演算手段としての画像処理演算プロセッサ４０３で得られレジスタ４０２に格納された変換係数によって、画像信号の変換を行う。
【０１２１】
または、補正値記憶手段としてのレジスタ４０２にズーム光学系２１０のズーム位置またはズーム量に応じた少なくとも１以上の補正値を予め記憶する。この補正値には、被写体収差像のカーネルサイズが含まれる。
そして、被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置５００により生成された距離情報に基づき、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ４０３が、補正値記憶手段としてのレジスタ４０２から被写体までの距離に応じた補正値を選択する。
変換手段としてのコンボリューション装置４０１が、第２変換係数記憶手段としてのレジスタ４０２から得られた変換係数と、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ４０３により選択された補正値とに基づいて画像信号の変換を行う。
【０１２２】
以上説明したように、本実施形態によれば、１次画像を形成する光学系２１０および撮像素子２２０と、１次画像を高精細な最終画像に形成する画像処理装置２４０とを含み、光学系２１０は、第１レンズ２１１、第２レンズ２１２、絞り２１３と、第３レンズ２１４、および第４レンズ２１５を含み、第１レンズ２１１、第３レンズ２１４、および第４レンズ２１５はガラスにより形成され、第２レンズ２１２は樹脂により形成され、レンズ保持部３００は、樹脂レンズ(本実施形態では第２レンズ２１２)の周縁部２１２ａの一部の領域のみを保持することから、使用環境が低温から高温にまで及んだとしても十分な性能を確保することができ、さらに深度拡張光学系において、被写界深度の温度変化を緩和することができる。
なお、本実施形態では第２レンズ２１２のみを樹脂レンズとした場合について説明したが、第２〜４レンズのいずれか１枚または２枚以上を樹脂レンズとし、個々の樹脂レンズのパワーをガラスレンズのパワーに比べて小さくし、樹脂レンズの総合的なパワーを光学系のパワーに比べて小さくするようにすれば同様の効果を得ることができる。
また、本実施例の４枚のレンズ構成以外の枚数構成であっても良いが、第１レンズ２１１（物体側のレンズ）は物体や外気に接触することがあるために、キズ防止および腐食防止の目的からガラスレンズであることが好ましい。さらに、第４レンズ（撮像素子側のレンズ）もガラスレンズとすることにより、樹脂レンズがガラスレンズと鏡筒内で密封されるために、耐環境効果を向上することができるようになる。
【０１２３】
また、コンボリューション演算時に用いるカーネルサイズやその数値演算で用いられる係数を可変とし、操作部２８０等の入力により知り、適性となるカーネルサイズや上述した係数を対応させることにより、倍率やディフォーカス範囲を気にすることなくレンズ設計ができ、かつ精度の高いコンボリュ−ションによる画像復元が可能となる利点がある。
また、難度が高く、高価でかつ大型化した光学レンズを必要とせずに、かつ、レンズを駆動させること無く、自然な画像を得ることができる利点がある。
そして、本実施形態に係る撮像装置２００は、デジタルカメラやカムコーダー等の民生機器の小型、軽量、コストを考慮されたＤＥＯＳの光学システムに使用することが可能である。
また、光学系２１０の構成を簡単化でき、製造が容易となり、コスト低減を図ることができる。
【０１２４】
ところで、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを撮像素子として用いた場合、画素ピッチから決まる解像力限界が存在し、光学系の解像力がその限界解像力以上であるとエリアジングのような現象が発生し、最終画像に悪影響を及ぼすことは周知の事実である。
画質向上のため、可能な限りコントラストを上げることが望ましいが、そのことは高性能なレンズ系を必要とする。
【０１２５】
しかし、上述したように、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを撮像素子として用いた場合、エリアジングが発生する。
現在、エリアジングの発生を避けるため、撮像レンズ装置では、一軸結晶系からなるローパスフィルタを併用し、エリアジングの現象の発生を避けている。
このようにローパスフィルタを併用することは、原理的に正しいが、ローパスフィルタそのものが結晶でできているため、高価であり、管理が大変である。また、光学系に使用することは光学系をより複雑にしているという不利益がある。
【０１２６】
以上のように、時代の趨勢でますます高精細の画質が求められているにもかかわらず、高精細な画像を形成するためには、従来の撮像レンズ装置では光学系を複雑にしなければならない。複雑にすれば、製造が困難になったりし、また高価なローパスフィルタを利用したりするとコストアップにつながる。
しかし、本実施形態によれば、ローパスフィルタを用いなくとも、エリアジングの現象の発生を避けることができ、高精細な画質を得ることができる。
【０１２７】
また、図１６、図１７、および図１８のカーネルデータ格納ＲＯＭに関しても、光学倍率、Ｆナンバやそれぞれのカーネルのサイズ、物体距離の値に対して用いられるものとは限らない。また用意するカーネルデータの数についても３個とは限らない。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の実施形態に係る情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
【図２】情報コードの例を示す図である。
【図３】図１の情報コード読取装置に適用される撮像装置の構成例を示すブロックである。
【図４】本実施形態に係る光学系を形成する撮像レンズユニットの基本構成を示す図である。
【図５】樹脂レンズが強い負のパワーを持ったアナログのスポット像のディフォーカス図である。
【図６】樹脂レンズが強い正のパワーを持ったアナログのスポット像のディフォーカス図である。
【図７】本実施形態の光学系のように、樹脂レンズのパワーを抑えたアナログのスポット像のディフォーカス図である。
【図８】本実施形態に係るレンズ保持部の構成例を示す断面図である。
【図９】熱膨張（線膨張）により性能劣化を緩和した樹脂レンズおよびレンズ保持部の構成例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る保持構造を採用した理由を説明するための図である。
【図１１】熱膨張（線膨張）により性能劣化を緩和した樹脂レンズおよびレンズ保持部の他の構成例を示す図である。
【図１２】実施例２の撮像レンズユニットの基本構成を示す図である。
【図１３】ＤＥＯＳの原理を説明するための図である。
【図１４】本実施形態の光波面変調素子を含む光学系の光軸をｚ軸とし、互いに直交する２軸をｘ、ｙとしたとき、式で表される波面収差の形状を示す図である。
【図１５】波面収差の形状と０．５λ以下の範囲を太線で表した図である。
【図１６】カーネルデータＲＯＭの格納データの一例（光学倍率）を示す図である。
【図１７】カーネルデータＲＯＭの格納データの他例（Ｆナンバ）を示す図である。
【図１８】カーネルデータＲＯＭの格納データの他例（Ｆナンバ）を示す図である。
【図１９】露出制御装置の光学系設定処理の概要を示すフローチャートである。
【図２０】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第１の構成例を示す図である。
【図２１】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第２の構成例を示す図である。
【図２２】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第３の構成例を示す図である。
【図２３】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第４の構成例を示す図である。
【図２４】被写体距離情報と露出情報とを組み合わせる画像処理装置の構成例を示す図である。
【図２５】一般的な撮像レンズ装置の構成および光束状態を模式的に示す図である。
【図２６】図２５の撮像レンズ装置の撮像素子の受光面でのスポット像を示す図であって、（Ａ）は焦点が０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝０．２ｍｍ）、（Ｂ）が合焦点の場合（Ｂｅｓｔ  ｆｏｃｕｓ）、（Ｃ）が焦点が−０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−０．２ｍｍ）の各スポット像を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
２００・・・撮像装置、２１０・・・光学系、２１１・・・第１レンズ、２１２・・・第２レンズ、２１２１・・・第一内径、２１２２・・・第二内径、２１３・・・絞り、２１４・・・第３レンズ、２１５・・・第４レンズ、２２０・・・撮像素子、２３０・・・アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）、２４０・・・画像処理装置、２５０・・・カメラ信号処理部、２８０・・・操作部、２９０・・・制御装置、２４２・・・コンボリューション演算器、２４３・・・カーネルデータＲＯＭ、２４４・・・コンボリューション制御部、３００・・・レンズ保持部、３１１・・・第１の保持領域部、３１２・・・第２の保持領域部、３１２１・・・第一外径、３１２２・・・第二外径、３１３・・・第４の保持領域部、３１４・・・第４の保持領域部、３１５・・・クリアランス、３２０・・・中間部材、３２１・・・突状部。
【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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【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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