以下、本発明の実施形態を添付図面に関� ��付けて説明する。

 図3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4A~図4Cは、情報コードを例を示す図であ� �。
 図5は、図3の情報コード読取装置に適用さ� �る撮像装置の構成例を示すブロックである� �

 本実施形態に係る情報コード読取装置100は� ��図3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� ��ば図4Aに示すような、JANコードのような1次� ��のバーコード122と、図4Bおよび図4C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。

 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5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� ��に光波面変調素子を適用し、光波面変調素� ��により光束を規則的に分散し、デジタル処� ��により復元させ被写界深度の深い画像撮影� ��可能にする波面収差制御光学系システム、� ��るいは深度拡張光学系システム(DEOS:Depth Exp antion 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� �ードを的確に高精度で読み取ることが可能� �構成されている。

 情報コード読取装置100の撮像装置200は、図5 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2 40、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� ��制御装置290を有している。
 そして、撮像装置200で撮像され、処理を施� ��れた情報コードの画像信号は図示しない情� ��コードデコード系によってデコードされ、� ��コードされたデータは図示しないデータ送� ��部からケーブル111を介して、もしくは無線� ��信によって図示しない電子レジスタ等のデ� ��タ処理装置に送信される。

 図6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� �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21 1、第2レンズ212、絞り213、第3レンズ214、第4� �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� �4レンズ215が接続されている。すなわち、本� ��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。

 そして、本実施形態の光学系210A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� �214、および第4レンズ215はガラスにより形成� ��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、� ��度変化に敏感に反応する樹脂レンズのパワ� ��を制御することにより使用環境が低温から� ��温にまで及んだとしても十分な性能を確保� ��ることができ、さらに深度拡張光学系にお� ��て、被写界深度の温度変化を緩和すること� ��できるように構成されている。

 より具体的には、第1レンズ211、第3レンズ21 4、および第4レンズ215はガラスにより形成さ� ��、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� �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(ホルダ)210a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ることが望 ましい。

 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� �、光波面変調素子の機能を有している。

 図7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8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9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。

 図7および図8に示すように、樹脂レンズが� �い負または正のパワーを持ったアナログの� �ポット像は、常温、高温側、低温側で異な� �、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� �小さくなるように各パワーが設定されてい� �ことから、図7に示すように、使用環境が低� ��から高温にまで及んだとしても十分な性能� ��確保することができ、さらに深度拡張光学� ��において、被写界深度の温度変化を緩和す� ��ことができる。

 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� ��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� ��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� ��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6 に示す方向である。

 以上の構成を採ることにより、目的の撮� ��レンズを実現できる。

 また、図6に示すように、本実施形態の光学 系(撮像レンズユニット)210Aにおいて、第1レ� �ズ211の物体側面1の中心曲率半径はR1に、第1� ��ンズ211の像面側2の中心曲率半径はR2に、お� ��び第2レンズ212の物体側面3の中心曲率半径� �R3に、第2レンズ212の像面側面4の中心曲率半� ��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� �率半径はR6に、第4レンズ215の像面側面7の中� ��曲率半径はR7に、撮像素子220のカバーガラ� �221の第4レンズ215側の面8の中心曲率半径はR8� ��、カバーガラス221の撮像素子220側の面9の中 心曲率半径はR9に設定されている。なお、カ� ��ーガラス221の両面8、9の中心曲率半径R8、R9� ��0である。
 また、第1レンズ211の屈折率はn ₁ 、分散値はν ₁ 、第2レンズ212の屈折率はn ₂ 、分散値はν ₂ 、第3レンズ214の屈折率はn ₃ 、分散値はν ₃ 、第4レンズ215の屈折率はn ₄ 、分散値はν ₄ に設定される。

 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� ��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� ��は、撮像素子220上ではピントが合わず、深� ��の深い光束とボケ部分が形成された像であ� ��。
 そして、本実施形態においては、画像処理� ��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� ��る。

 撮像素子220は、光学系210で取り込んだ像が� ��像され、結像1次画像情報を電気信号の1次� �像信号FIMとして、アナログフロントエンド� �230を介して画像処理装置240に出力するCCDやCM OSセンサからなる。
 図5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。

 アナログフロントエンド部230は、タイミン� ��ジェネレータ231と、アナログ/デジタル(A/D)� ��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2 20のCCDの駆動タイミングを生成しており、A/D� ��ンバータ232は、CCDから入力されるアナログ� ��号をデジタル信号に変換し、画像処理装置2 40に出力する。

 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� �AFE230からくる撮像画像のデジタル信号を入� �し、二次元のコンボリューション処理を施� �、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� ��じて、光学的伝達関数(OTF)に対してフィル� �処理を行う。なお、露出情報として絞り情� �を含む。
 画像処理装置240は、撮像素子220による複数� ��画像に対して、光学的伝達関数(OTF)のレス� �ンスを向上させ、物体距離に応じた光学的� �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� �)を行う機能を有し、複数の物体距離に依存� ��ながらも、深い被写界深度を得る。また、� ��像処理装置240は、最初のステップでノイズ� ��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� �してフィルタ処理を行いコントラストを改� �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� ��詳述する。

 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。

 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� ��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� ��御し、システム全体の調停制御を司るもの� ��ある。

 次に、光学系210のレンズおよび撮像素子2 20を保持するいわゆる鏡枠構造部の構成例を� ��1および第2の実施形態として説明する。

<第1実施形態>
 本第1の実施形態におけるいわゆる鏡枠構造 部300,300Aは、基本的に、図10および図11に示す ように、レンズ保持部310と撮像素子保持部320 とが別個に構成され、これらのレンズ保持部 310と撮像素子保持部320は中間部材330によって 固定されている。そして、レンズ保持部310と 撮像素子保持部320の線膨張係数が異なる。
 さらにこの線膨張係数による影響はレンズ� ��持部310の係数が撮像素子保持部320の係数に� ��べて大きく、この係数を制御することによ� ��バックフォーカス位置ズレを緩和し使用環� ��が低温から高温にまで及んだとしても十分� ��性能を確保することができるように構成す� ��ことができる。さらにDEOS(深度拡張光学系)� ��おいて、被写界深度の温度変化も緩和する� ��とができるように構成されている。

 レンズ保持部310は、たとえば円筒状に形成� ��れ、物体側から順に、第1レンズ211を保持す る第1保持部311、第2レンズ212を保持する第2保 持部312、第3レンズ214を保持する第3保持部313� ��第4レンズ215を保持する第4保持部314が形成� �れている。
 そして、レンズ保持部310の外側部の軸方向� ��中央より物体側が中間部材330の一端部と、� ��とえば接着剤340により固定されている。
 レンズ保持部310は、たとえば樹脂により形� ��される。

 撮像素子保持部320は、レンズ保持部310の外� ��より大きい外径を有する円筒状に形成され� ��中央部が軸方向に開口され、底面側(第1面� �)321に撮像素子220が固定されている。
 また、撮像素子保持部320の上面側(物体側面 )322には中間部材330の一端部333が接着剤等に� �り固定されている。
 撮像素子保持部320は、たとえば樹脂により� ��成される。

 中間部材330は、レンズ保持部310の外径より� ��きな内径を有する円筒状に形成され、その� ��壁331の一端部には円周上に、レンズ保持部3 10を固定する際に注入される接着剤340の溜り� ��332が形成されている。
 また、中間部材330の他端部は、内側に延び� ��ように鍔部333が形成されており、この鍔部3 33の外側面(底面)が撮像素子保持部320の上面� �322と当接するようにして固定されている。
 この中間部材330は、線膨張係数が小さい金� ��材料、たとえばアルミニウム(Al)により形成 される。

 このように、本第1の実施形態の鏡枠構造 部300においては、撮像素子保持部320とレンズ 保持部310は固定し光学系は固定焦点となって おり、レンズ保持部310の材質と撮像素子保持 部320の材質の線膨張係数を異ならせることで 駆動機構を持たずに温度変化によるバックフ ォーカスの位置変動を緩和できる機構をもつ ようになる。

 中間部材330の線膨張係数をレンズ保持部3 10および撮像素子保持部320の線膨張係数に比� ��て小さくすることで、たとえば温度による� ��ンズ系のバックフォーカス位置変動が小さ� ��、バックフォーカスが十分に長い光学系に� ��し、鏡枠構造部300の各レンズの相対的な位� ��変動量を抑えることができる。

 また、本第1の実施形態においては、光学 系210に含まれる樹脂レンズのパワーの合算が 負であるとき、最終レンズである第4レンズ21 5の撮像素子220側の面と撮像素子220の間隔が� �温より高温で短くなり、低温で長くなるよ� �に構成される。

 また、本第1の実施形態においては、光学 系210に含まれる樹脂レンズのパワーの合算が 正であるとき、最終レンズである第4レンズ21 5の撮像素子220側の面と撮像素子の間隔が常� �より高温で長くなり、低温で短くなるよう� �構成される。

 また、中間部材330とレンズ保持部310は、� ��ンズ保持部310の軸方向における中央部より� ��体側で固定されている。

 このように、本第1の実施形態においては 、レンズ設計の時点で樹脂レンズのパワーを 抑えることで温度による樹脂レンズの変動を 抑え、さらにレンズ保持部310と撮像素子保持 部320が別である構成を有し、両部材の線膨張 係数を変えることで温度によるバックフォー カス変動の性能劣化を抑えるように構成され る。

 ここで、撮像素子保持部320とレンズ保持� ��310の材質を変えた温度考慮設計について説� ��する。

 温度を考慮しない設計を行うと、高温で枠� ��樹脂にした場合一方的にバックはのびてし� ��う。
 さらに、レンズ部分は高温になると屈折率� ��小さくなるため、特に影響力のある樹脂レ� ��ズが負のパワーをもつ場合、レンズパワー� ��弱くなりバックは短い方にシフトしてしま� ��。つまり鏡枠とレンズが悪い方向に温度変� ��してしまうことになる。
 そのため、撮像素子保持部320が樹脂の場合� ��レンズ系のプラスチックレンズは正のパワ� ��であることが好ましい。

 図10に示す実例では、樹脂レンズが負の場� �に鏡枠でどのように緩和するかを示してい� �。
今回の温度補正バレルについて高温の場合を 想定すると
<1>:撮像素子保持部320は樹脂で形成され� �いて撮像素子220面を基準として物体側に大� �くバックが伸びる。
<2>:アルミニウムにより形成される中間� �材330は樹脂に比べて線膨張が小さいため撮� �素子保持部320との受けを基準に小さくバッ� �が伸びる。
<3>:レンズ保持部310は樹脂で形成されて� �て接着位置を基準に撮像素子側に大きく伸� �る。
 以上のことから、鏡枠構造部300の部品材料� ��異なる線膨張係数の組み合わせで高温でも� ��枠によってレンズ最終面から撮像素子面ま� ��の間隔は短くすることができ、温度による� ��ックフォーカス変動を抑えることができる� ��

 逆に、樹脂レンズのパワーが正となった場� ��、高温でレンズパワーが弱くなりバックは� ��い方にシフトしてしまう。
 そのため、鏡枠の膨張により最終レンズで� ��る第4レンズ215の撮像素子面側から撮像素子 330面までの間隔は高温で長くなるようにシフ トするのが好ましい。

 図11に示す実例では、樹脂レンズのパワー� �正の場合に鏡枠でどのように緩和するかを� �している。
 今回の温度補正バレルについて高温の場合� ��想定すると、
<1>:撮像素子保持部320は樹脂で形成され� �いて撮像素子220面を基準として物体側に大� �くバックが伸びる。
<2>レンズのバック変動にリンクするよう にレンズ保持部310の線膨張を調整して、高温 でもバックフォーカスが変動しないようにす る。
 以上のことから鏡枠部品材料の異なる線膨� ��係数の組み合わせで高温で伸びるレンズ最� ��面から撮像素子面までの間隔を適正にして� ��度によるバックフォーカス変動を抑えるこ� ��ができる。

 なお、図10および図11の構成において、レ ンズ保持部310の樹脂は、たとえば、PCGF20(線� �張係数0.000065)を想定している。このレンズ� �持部310については、たとえば樹脂にガラス� �含有させて線膨張係数を制御することが好� �しい。

 なお、本第1の実施形態においては、紫外線 を照射することにより硬化する接着剤340を用 いる。このような接着剤を用いることにより 、レンズ保持部(バレル)を自由に調整した後� ��(たとえば、光軸と非平行方向にも調整した 後に)固定することができるようになる。
 なお、本固着は、レンズ保持部(バレル)ま� �は中間部材に凸部、反対側に凹部を設ける� �うに構成し、その部分をはめ込むようにし� �固着してもよい。このような機構的な固着� �法により、接着剤を用いた場合に生じるお� �れがある経時変化の影響を抑えることがで� �る。

<第2実施形態>
 本第2の実施形態における鏡枠構造部300B,300C ,300Dは、基本的に、図12、図13、および図14に� ��すように、レンズ保持部310と撮像素子保持� ��320とが別個に構成され、これらのレンズ保� ��部310と撮像素子保持部320は中間部材330によ� ��て固定されており、レンズ保持部310と撮像� ��子保持部320の固定位置が中間部材330により� ��整できるように構成されている。
 この固定位置を制御することによりバック� ��ォーカス位置ズレを制御し使用環境が低温� ��視から高温重視と様々なニーズに及んだと� ��ても十分な性能を確保することができる。� ��らにDEOS(深度拡張光学系)において、被写界� ��度の温度変化も緩和することができるよう� ��構成されている。

 レンズ保持部310は、たとえば円筒状に形成� ��れ、物体側から順に、第1レンズ211を保持す る第1保持部311、第2レンズ212を保持する第2保 持部312、第3レンズ214を保持する第3保持部313� ��第4レンズ215を保持する第4保持部314が形成� �れている。
 そして、レンズ保持部310の外側部の軸方向� ��中央より物体側が中間部材330の一端部と、� ��とえば接着剤340により固定されている。
 レンズ保持部310は、たとえば樹脂により形� ��される。

 撮像素子保持部320は、レンズ保持部310の外� ��より大きい外径を有する円筒状に形成され� ��中央部が軸方向に開口され、底面側(第1面� �)321に撮像素子220が固定されている。
 また、撮像素子保持部320の上面側(物体側面 )322には中間部材330の一端部331が接着剤等に� �り固定されている。
 撮像素子保持部320は、たとえば樹脂により� ��成される。

 中間部材330は、レンズ保持部310の外径より� ��きな内径を有する円筒状に形成され、その� ��壁334には、軸方向に所定間隔をおいて複数( 本実施形態では3)の貫通孔からなる固定部335~ 337が形成されている。固定部335~337は、円周� �に所定間隔をおいて複数個ずつ形成される� �
 また、中間部材330の他端部は、内側に延び� ��ように鍔部338が形成されており、この鍔部3 38の外側面(底面)が撮像素子保持部320の上面� �322と当接するようにして固定されている。
 この中間部材330は、たとえば樹脂あるいは� ��属、たとえばアルミニウム(Al)により形成さ れる。

 このように、本第2の実施形態の鏡枠構造 部300B,300C,300Dにおいては、撮像素子保持部320� ��レンズ保持部310は固定し光学系は固定焦点� ��なっており、駆動機構を持たずに温度変化� ��よるバックフォーカスの位置変動を緩和で� ��る機構をもつ。

 また、常温でのバックフォーカスは変化� ��せずに、レンズ保持部310と撮像素子保持部3 20の固定位置を可変にすることによってレン� ��ユニットを高温から低温まで対応できる機� ��を有する。

 また、本第2の実施形態においては、光学 系210に含まれる樹脂レンズのパワーの合算が 負であるとき、最終レンズである第4レンズ21 5の撮像素子220側の面と撮像素子220の間隔が� �温より高温で短くなり、低温で長くなるよ� �に構成される。

 また、本第2の実施形態においては、光学 系210に含まれる樹脂レンズのパワーの合算が 正であるとき、最終レンズである第4レンズ21 5の撮像素子220側の面と撮像素子の間隔が常� �より高温で長くなり、低温で短くなるよう� �構成される。

 このように、本第2の実施形態においては 、レンズ設計の時点で樹脂レンズのパワーを 抑えることで温度による樹脂レンズの変動を 抑え、さらにレンズ保持部310と撮像素子保持 部320が別である構成を有し、中間部材330によ るレンズ保持部310と撮像素子保持部320の固定 位置を可変にすることによって温度によるバ ックフォーカス変動の性能劣化を抑えるよう に構成される。

 ここで、撮像素子保持部320とレンズ保持� ��310の固定位置を変えた温度考慮設計につい� ��説明する。

 たとえば、図12~図14のように固定位置を3箇� ��調整できる鏡枠構造部300B,300C,300Dの機構で� �レンズの設計としては<2>(固定部336)の位 置で常温からある温度までの温度領域で性能 確保できるものだったとする。高温になった としても固定位置を基準に適度にレンズ最終 面、すなわち第4レンズ215の面と撮像素子面� �距離が短くなる。ただし樹脂レンズのパワ� �の合算が強い正になるレンズとなった場合� �高温では鏡枠としてバックは伸びて、レン� �としては正のパワーが弱くなり長いバック� �ォーカスとなる。その場合、図13に示すよう に、<3>(固定部337)の位置に固定すること� ��好ましい。
 <3>の位置に固定すればレンズ最終面と� ��像素子までの面の間隔は相殺されない。

 樹脂レンズのパワーの合算が強い負になる� ��ンズとなった場合、高温では鏡枠としてバ� ��クは伸びて、レンズとしては負のパワーが� ��くなり短いバックフォーカスとなる。
 その場合、図14に示すように、<1>(固定� ��335)の位置に固定することが好ましい。<1& gt;の位置に固定すればレンズ最終面である第 4レンズ215の面と撮像素子220までの面の間隔� �相殺されてさらに短くすることができる。

 なお、図12の構成において、レンズ保持� �310の樹脂は、たとえば、PCGF20(線膨張係数0.00 0065)を想定している。このレンズ保持部310に� ��いては、たとえば樹脂にガラスを含有させ� ��線膨張係数を制御するとともに、固定位置� ��可変することが好ましい。

 なお、本第2の実施形態においては、紫外線 を照射することにより硬化する接着剤による 固定法を用いることも可能であり、また、ね じによる固定方法を用いることも可能である 。
 接着剤による固定法を用いる場合は、レン� ��保持部(バレル)を自由に調整した後に(たと� ��ば、光軸と非平行方向にも調整した後に)固 定することができ、ねじによる固定方法を用 いる場合は、接着剤を用いた場合に生じるお それがある経時変換の影響を抑えることがで きる。

 以上のような構成を有するレンズおよび� ��像素子は、基本的に図15に示すような手順� �従って組み立てられ製造される。

<第1ステップST301>
 ガラスと樹脂のレンズを含む光学系の各レ� ��ズをレンズ保持部310にセットする。本実施� ��態においては、物体側から、第1レンズ211、 第2レンズ212、第3レンズ214、および第4レンズ 215を順となるようにレンズ保持部310に配置す る。

<第2ステップST302>
 撮像素子220を撮像素子保持部320にセットす� ��。
 なお、第1ステップとST301と第2ステップST302� ��順番がいずれが先であっても後であっても� ��い。

<第3ステップST303>
 最も撮像素子側に配置される最終レンズで� ��る第4レンズ215の撮像素子側の面と撮像素子 220の受光面とを対向させる。

<第4ステップST304>
 温度変化に伴うバックフォーカスの位置の� ��動を相対的に吸収可能な位置に、レンズ保� ��部310と撮像素子保持部320を選択的に固定す� ��。
 本実施形態においては、中間部材330を用い� ��固定する。

 なお、上述したステップST303の処理は、図12 から図14に示す本発明の第2の実施形態に関連 付けた処理である。
 図10および図11に示す本発明の第1の実施形� �に関連付けた処理としては、レンズ保持部31 0と撮像素子保持部320の固定位置もしくは材� �(線膨張係数)の選択によって温度変化に伴う バックフォーカスの位置の変動を相対的に吸 収可能に固定するようにしてもよい。

 第4ステップST304においては、光学系210に含� ��れる樹脂レンズのパワーの合算が負である� ��き、最も撮像素子側に配置される最終レン� ��である第4レンズ215の撮像素子側の面と撮像 素子220の間隔が常温より高温で短くなり、低 温で長くなるようにレンズ保持部310と撮像素 子保持部320を選択的に固定する。
 あるいは、第4ステップST304においては、光� ��系210に含まれる樹脂レンズのパワーの合算� ��正であるとき、最も撮像素子側に配置され� ��最終レンズである第4レンズ215の撮像素子側 の面と撮像素子220の間隔が常温より高温で長 くなり、低温で短くなるように、レンズ保持 部310と撮像素子保持部320を選択的に固定する 。

 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� ��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6に示すような� �番号を付与した。

(実施例1)
 表1および表2に実施例1の各数値を示す。実� ��例の各数値は図6の撮像レンズユニット210A� �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)、� �折率(N)、および分散値(ν)を示している。

 表2は、実施例1における非球面を含む一� �目の第1レンズ211、第2レンズ212、第3レンズ21 4、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� �球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞ� �表している。また、α、βは位相面係数であ� ��、x、yは図6に示す方向である。

(実施例2)
 表3および表4に実施例2の各数値を示す。実� ��例の各数値は図16の撮像レンズユニット110B� ��対応している。表3は、実施例2における撮� �レンズの各面番号に対応した絞り、各レン� �、カバーガラスの曲率半径(R:mm),間隔(D:mm)、� ��折率(N)、および分散値(ν)を示している。

 表4は、実施例2における非球面を含む第1� ��ンズ211、第2レンズ212、第3レンズ214、第4レ� ��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� �を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表して� �る。また、α、βは位相面係数であり、x、y� �図6に示す方向である。

 表5および表6に線膨張係数による屈折率� �動の例を示す。

 このことから温度が変化した場合、樹脂の� ��折率変動がガラスに比べてはるかに大きい� ��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� ��るため、温度によるバックフォーカス位置� ��変動を緩和できる。

 本実施形態においては、各実施例1,2で示� ��たように、結像性能の優れた撮像レンズユ� ��ットを実現することが可能である。

 以下、本実施形態の光学系、画像処理装� ��の構成および機能について具体的には説明� ��る。

 次に、画像処理装置240のフィルタ処理につ� ��て説明する。
 本実施形態においては、光学系210により収� ��される光束を規則正しく分散する光学レン� ��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� ��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� ��束(像形成の中心的役割を成す)とフレアー(� ��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� ��をデジタル処理により、光学系210を移動さ� ��ずにピントの合った画像に復元する手段を� ��面収差制御光学系システム、あるいは深度� ��張光学系システム(DEOS:Depth Expantion Optical s ystem)といい、この処理を画像処理装置240にお いて行う。

 ここで、DEOSの基本原理について説明する。
 図17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。

(数3)
   g=H*f
 ただし、*はコンボリューションを表す。

 生成された画像から被写体を求めるため� ��は、次の処理を要する。

(数4)
    f=H ^-1 *g

 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。� ��た、それぞれのH関数をHn,Hn-1、・・・・と� �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。

 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� �出することによって任意の物体距離に対し� �最適なフィルタを作るように設定できるよ� �にしても構わない。また、H関数を物体距離� ��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。

 本実施形態においては、図5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。

 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。

 図18は、本実施形態の光波面変調素子を� �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� ��差の形状である。

 波面収差が0.5λ以下の範囲では位相の変化� �小さく、通常の光学系と変わらないOTFを持� �。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19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� �の波長を用いる。

 なお、図18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� ��下記式で表されるものであれば適用可能で� ��る。

 画像処理装置240は、上述したように、撮� ��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。

 画像処理装置240の構成および処理につい� ��説明する。

 画像処理装置240は、図5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� ��算器242、記憶手段としてのカーネルデータ� ��納ROM243、およびコンボリューション制御部2 44を有する。

 コンボリューション制御部244は、コンボ� ��ューション処理のオンオフ、画面サイズ、� ��ーネルデータの入れ替え等の制御を行い、� ��御装置290により制御される。

 また、カーネルデータ格納ROM243には、図20� �図21、または図22に示すように予め用意され� ��それぞれの光学系の点像強度分布(PSF)によ� �算出されたコンボリューション用のカーネ� �データが格納されており、制御装置290によ� �て露出設定時に決まる露出情報を取得し、� �ンボリューション制御部244を通じてカーネ� �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� ��

 図20の例では、カーネルデータAは光学倍� ��(×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� �タとなっている。

 また、図21の例では、カーネルデータAは� ��り情報としてのFナンバ(2.8)、カーネルデー� ��BはFナンバ(4)に対応したデータとなってい� �。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。

 また、図22の例では、カーネルデータAは� ��体距離情報が100mm、カーネルデータBは物体� ��離が500mm、カーネルデータCは物体距離が4m� �対応したデータとなっている。

 図23は、制御装置290の露出情報(絞り情報を� ��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、� ��出情報RPから、カーネルサイズ、数値演係� �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� ��て二次元コンボリューション演算部242に入� ��された画像データに対して、レジスタに格� ��されたデータに基づいてコンボリューショ� ��演算が行われ、演算され変換されたデータ� ��カメラ信号処理部250に転送される(ST103)。

 以下に画像処理装置240の信号処理部とカ� ��ネルデータ格納ROMについてさらに具体的な� ��について説明する。

 図24は、信号処理部とカーネルデータ格納RO Mについての第1の構成例を示す図である。な� ��、簡単化のためにAFE等は省略している。
 図24の例は露出情報に応じたフィルタカー� �ルを予め用意した場合のブロック図である� �

 画像処理装置230は、露出情報検出部253か� ��露出設定時に決まる露出情報を取得し、コ� ��ボリューション制御部244を通じてカーネル� ��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。

 図25は、信号処理部とカーネルデータ格納RO Mについての第2の構成例を示す図である。な� ��、簡単化のためにAFE等は省略している。
 図25の例は、画像処理装置240の最初にノイ� �低減フィルタ処理のステップを有し、フィ� �タカーネルデータとして露出情報に応じた� �イズ低減フィルタ処理ST1を予め用意した場� �のブロック図である。

 露出設定時に決まる露出情報を露出情報検� ��部253より取得し、コンボリューション制御� ��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(OTF復元処理)ST3を施す。
 再度ノイズ処理ST4を行い、カラーコンバー� ��ョン処理ST5によって元の色空間に戻す。カ� ��ーコンバージョン処理は、たとえばYCbCr変� �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� ��可能である。

 図26は、信号処理部とカーネルデータ格納RO Mについての第3の構成例を示す図である。な� ��、簡単化のためにAFE等は省略している。
 図26の例は、露出情報に応じたOTF復元フィ� �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露出情報検� ��部253より取得し、コンボリューション制御� ��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ST 12の後に、前記OTF復元フィルタを用いてコン� ��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。� �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� �一方のみでもよい。

 図27は、信号処理部とカーネルデータ格納RO Mについての第4の構成例を示す図である。な� ��、簡単化のためにAFE等は省略している。
 図27の例は、ノイズ低減フィルタ処理のス� �ップを有し、フィルタカーネルデータとし� �露出情報に応じたノイズ低減フィルタを予� �用意した場合のブロック図である。
 なお、再度のノイズ処理ST4は省略すること� ��可能である。
 露出設定時に決まる露出情報を取得し、コ� ��ボリューション制御部244を通じてカーネル� ��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� ��を変換、その後カーネルデータを用いてコ� ��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� �の色空間に戻す。カラーコンバージョン処� �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。

 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。

 図28は、被写体距離情報と露出情報とを� �み合わせる画像処理装置の構成例を示す図� �ある。

 画像処理装置400は、図28に示すように、� �ンボリューション装置401、カーネル・数値� �算係数格納レジスタ402、および画像処理演� �プロセッサ403を有する。

 この画像処理装置400においては、物体概略� ��離情報検出装置500から読み出した被写体の� ��体距離の概略距離に関する情報および露出� ��報を得た画像処理演算プロセッサ403では、� ��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� ��を用いて演算するコンボリューション装置4 01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、� ��離検出センサを含む物体概略距離情報検出� ��置500により検出し、検出した距離に応じて� ��なる画像補正の処理を行うことにように構� ��されている。

 上記の画像処理はコンボリューション演算� ��より行うが、これを実現するには、たとえ� ��コンボリューション演算の演算係数を共通� ��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� ��とが可能である。

 焦点距離に応じて、カーネルサイズやコ� ��ボリューションの演算係数自体を予め記憶� ��ておき、これら記憶したカーネルサイズや� ��算係数でコンボリューション演算を行う構� ��、焦点距離に応じた演算係数を関数として� ��め記憶しておき、焦点距離によりこの関数� ��り演算係数を求め、計算した演算係数でコ� ��ボリューション演算を行う構成等、を採用� ��ることが可能である。

 図28の構成に対応付けると次のような構� �をとることができる。

 変換係数記憶手段としてのレジスタ402に被� ��体距離に応じて少なくとも位相板に相当す� ��樹脂レンズに起因する収差に対応した変換� ��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� ��ン装置401が、係数選択手段としての画像処� ��演算プロセッサ403で選択された変換係数に� ��って、画像信号の変換を行う。

 または、前述したように、変換係数演算手� ��としての画像処理演算プロセッサ403が、被� ��体距離情報生成手段としての物体概略距離� ��報検出装置500により生成された情報に基づ� ��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� ��ン装置401が、変換係数演算手段としての画� ��処理演算プロセッサ403で得られレジスタ402� ��格納された変換係数によって、画像信号の� ��換を行う。

 または、補正値記憶手段としてのレジスタ4 02にズーム光学系210のズーム位置またはズー� ��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 カーネルサイズを含まれる。
 そして、被写体距離情報生成手段としての� ��体概略距離情報検出装置500により生成され� ��距離情報に基づき、補正値選択手段として� ��画像処理演算プロセッサ403が、補正値記憶� ��段としてのレジスタ402から被写体までの距� ��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4 01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。

 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� �画像処理装置240とを含み、光学系210は、第1� ��ンズ211、第2レンズ212、絞り213と、第3レン� �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� ��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、光学系210のパワー に比べて小さいように各パワーが設定されて いることから、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� �脂レンズとした場合について説明したが、� �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� ��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。

 また、本第1の実施形態における鏡枠構造 部300,300Aは、レンズ保持部310と撮像素子保持� ��320とが別個に構成され、これらのレンズ保� ��部310と撮像素子保持部320は中間部材330によ� ��て介して固定されており、レンズ保持部310� ��撮像素子保持部320の固定位置が中間部材330� ��より調整でき、この固定位置を制御するこ� ��によりバックフォーカス位置ズレを制御し� ��用環境が低温重視から高温重視と様々なニ� ��ズに及んだとしても十分な性能を確保する� ��とができる。さらにDEOS(深度拡張光学系)に� ��いて、被写界深度の温度変化も緩和するこ� ��ができる。

 また、本第2の実施形態における鏡枠構造 部300B,300Cは、レンズ保持部310と撮像素子保持 部320とが別個に構成され、これらのレンズ保 持部310と撮像素子保持部320は中間部材330によ って介して固定されており、レンズ保持部310 と撮像素子保持部320の固定位置が中間部材330 により調整でき、この固定位置を制御するこ とによりバックフォーカス位置ズレを制御し 使用環境が低温重視から高温重視と様々なニ ーズに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DEOS(深度拡張光学系)に おいて、被写界深度の温度変化も緩和するこ とができる。

 また、コンボリューション演算時に用いる� ��ーネルサイズやその数値演算で用いられる� ��数を可変とし、操作部280等の入力により知� ��、適性となるカーネルサイズや上述した係� ��を対応させることにより、倍率やディフォ� ��カス範囲を気にすることなくレンズ設計が� ��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� ��学レンズを必要とせずに、かつ、レンズを� ��動させること無く、自然な画像を得ること� ��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、� ��ジタルカメラやカムコーダー等の民生機器� ��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� ��容易となり、コスト低減を図ることができ� ��。

 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� ��上げることが望ましいが、そのことは高性� ��なレンズ系を必要とする。

 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、� ��像レンズ装置では、一軸結晶系からなるロ� ��パスフィルタを併用し、エリアジングの現� ��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� ��は、原理的に正しいが、ローパスフィルタ� ��のものが結晶でできているため、高価であ� ��、管理が大変である。また、光学系に使用� ��ることは光学系をより複雑にしているとい� ��不利益がある。

 以上のように、時代の趨勢でますます高精� ��の画質が求められているにもかかわらず、� ��精細な画像を形成するためには、従来の撮� ��レンズ装置では光学系を複雑にしなければ� ��らない。複雑にすれば、製造が困難になっ� ��りし、また高価なローパスフィルタを利用� ��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� ��ルタを用いなくとも、エリアジングの現象� ��発生を避けることができ、高精細な画質を� ��ることができる。

 また、図20、図21、および図22のカーネル� ��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� �とは限らない。