JP5581177B2 - 撮像位置調整装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は撮像位置調整装置に関し、詳しくは、撮像レンズを通して形成される光学像を撮像素子で撮像するときの撮像位置を定めるために用いられる撮像位置調整装置、およびこの撮像位置調整装置によって撮像位置が定められた撮像レンズと撮像素子とを配置した撮像装置に関するものである。

従来より、被写体を撮影する撮像装置として、例えばオートフォーカス機能を有するデジカメが知られている。このような撮像装置は、撮像レンズを通してＣＣＤ等の撮像素子の撮像面上に形成される被写体の光学像を撮像するものであり、遠距離被写体にピントを合わせたときには近距離被写体の光学像にボケが生じ、これとは逆に、近距離被写体にピント合わせたときには遠距離被写体の光学像にボケが生じる。

そのため、遠距離被写体の撮影では、その撮影に用いる撮像レンズに関する高い空間周波数におけるデフォーカスＭＴＦピーク位置に撮像面を位置させ、近距離被写体の撮影では低い空間周波数おけるデフォーカスＭＴＦピーク位置に対して撮像面を位置させるように制御して、遠距離被写体の撮影では細かい構造がより高いコントラスで撮像されるように、近距離被写体の撮影では粗い構造がより高いコントラスで撮像されるように撮像位置を調整する方式が知られている（引用文献１参照）。

なお、デフォーカスＭＴＦピーク位置は、デフォーカスＭＴＦ曲線においてＭＴＦ値が最大となるデフォーカス位置である。また、デフォーカスＭＴＦ曲線は、撮像レンズに対して撮像面をデフォーカスさせたときに得られる画像に関するＭＴＦ値の変化を表す曲線である。

また、被写界深度が拡大された撮像レンズを搭載することにより焦点合わせ機能を省いた撮像装置も知られている。このような撮像装置では、撮像レンズを通して撮像面上に形成される被写体の光学像は、全体的にコントラストが低くなる（デフォーカスＭＴＦの値が全体的に低くなる）ものの、近距離から遠距離のいずれの位置についても、また高い空間周波数から低い空間周波数のいずれの周波数においても、一定以上のコントラストを持つように撮像位置を定めることができる。

このような被写界深度が拡大された撮像レンズは、デフォーカスによる、すなわち撮影距離の違いによるＭＴＦ値の変化（デフォーカスＭＴＦ曲線におけるＭＴＦ値の変化）が、被写界深度の拡大されていない通常のレンズよりも緩やかである。

被写界深度が拡大された撮像レンズは、互に異なる空間周波数における各デフォーカスＭＴＦピーク位置のデフォーカス方向（撮像レンズの光軸方向）への位置ずれが通常の撮像レンズに比して大きくなっており、さらに、デフォーカスＭＴＦ曲線の形状が非対称になっている。

そのため、撮像レンズ、および、この撮像レンズを通して形成される光学像を撮像する撮像素子を組み合わせて撮像装置を製造するときの、撮像レンズに対する撮像素子の撮像面の位置決めは、例えば、実際に撮像レンズを通して撮像素子で撮像された解像力チャートを表す画像を目視しながら経験的な判断で行っている。

特開２００３−６６３１７号公報

しかしながら、上記のように経験的な判断によって、撮像レンズに対する撮像面の位置（撮像位置）を定めたときに、実際に被写体を撮像して得られた画像において被写界深度不足やコントラスト不足が生じることが多々あり、画像品質に大きなばらつきが生じてしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被写界深度が拡大された撮像レンズを通した撮像素子の撮像で得られる画像の品質をより高い品質で安定させるように撮像位置を定めることができる撮像位置設定装置、およびこの撮像位置調整装置によって撮像位置が定められた撮像レンズと撮像素子とを配置した撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の撮像位置設定装置は、被写界深度の拡大された撮像レンズを通して形成される光学像を多数の受光画素が配列された撮像素子で撮像する際の、撮像位置を定めるための撮像位置調整装置であって、その撮像レンズは、この撮像レンズのレンズナイキスト周波数がその撮像素子のセンサナイキスト周波数の１倍以上、４倍以下となるように形成されたものであり、この撮像レンズ関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置を測定するピーク位置測定手段と、撮像レンズが、この撮像レンズにより光学像を形成するときの光の伝播方向を正方向としたときに条件式（１）：Ｆ^２≦Ｚｐ（１／４）−Ｚｐ（１／２）≦４×Ｆ^２、（２）：Ｆ^２≦Ｚｐ（１／８）−Ｚｐ（１／４）≦４×Ｆ^２、（３）：ＺＨ＜ＺＬを全て満足するものであることを判定する判定手段と、上記条件式（１）、（２）、（３）を全て満足すると判定された撮像レンズについて、撮像位置を、条件式（４）：Ｚｐ（１／２）＜Ｚｔ＜Ｚｐ（１／４）を満足するように定めるための位置設定手段とを備えたことを特徴とするものである。

ただし、Ｆ：Ｆナンバー、Ｚｐ（１／２）：１／２センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置、Ｚｐ（１／４）：１／４センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置、Ｚｐ（１／８）：１／８センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置、ＺＨ：高い空間周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置、ＺＬ：前記高い空間周波数よりも低い空間周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置、Ｚｔ：撮像位置である。

前記位置設定手段は、条件式（４）を満足する撮像位置を示す位置情報を出力するものとすることができる。

前記撮像レンズは、焦点距離が固定されたものとすることができる。

前記撮像レンズは、絞りの開口が固定されたものとすることができる。

本発明の撮像装置は、前記撮像位置調整装置によって撮像位置が定められた撮像レンズと撮像素子とを配置したことを特徴とするものである。

前記撮像装置は、監視カメラとしたり、携帯電話としたり、携帯情報端末装置としたり、車載カメラとしたり、インターフォン用カメラとしたり、内視鏡としたりすることができる。

前記撮像位置は、撮像レンズに対する撮像素子の撮像面の相対的な位置である。

前記被写界深度が拡大された撮像レンズとは、この撮像レンズを通して撮像面上に形成される遠距離から近距離に亘る被写体の光学像のコントラストが全体的低くなる（デフォーカスしたときのＭＴＦ値が全体的に低くなる）ものの、近距離から遠距離のいずれの位置の被写体についても、また高い周波数から低い周波数のいずれの空間周波数を持つ被写体についても、所定以上のコントラストを持つ光学像を撮像面上に形成することができる撮像レンズである。なお、所定以上のコントラストを持つ光学像は、ＭＴＦ値が２０％以上となる光学像を意味する。また、この被写界深度が拡大された撮像レンズは、焦点合わせを行うことなく被写体を撮影する撮影装置に使用されるものである。

この被写界深度が拡大された撮像レンズを用いた撮影により被写界深度の拡大された画像を得る手法について以下に説明する。

被写界深度が拡大された撮像レンズを通して、全距離に亘る撮影対象にボケの与えられた光学像を撮像し、それにより得られた原画像にコントラスト回復処理を施して、その原画像のボケをなくす手法、すなわち、その原画像のコントラストを高め、結果として被写界深度の非常に深いレンズで撮影したようなボケのない画像を得る手法が知られている。このような手法に用いられる被写界深度が拡大された撮像レンズは、ＥＤＯＦ（Extended/Extension of Depth of Field/Focus）レンズと呼ばれている。

上記コントラスト回復処理は、被写界深度が拡大された撮像レンズを通して得られた原画像に対し、この撮像レンズのボケ特性の逆特性を持つ復元フィルタを作用させて、近距離から遠距離に亘る広い撮影範囲に配された各被写体のコントラストを高めるように（例えば、明確な輪郭を持つように）補正するものである。

また、被写界深度が拡大された撮像レンズは、理想的には、撮影距離によらず一定のボケが与えられた被写体の光学像を撮像面上に形成するものである。

より詳しくは、この被写界深度が拡大された撮像レンズは、様々な撮影位置に配された被写体を表す各点像を、撮影距離によらず一定のボケが与えられた点像（一定の光強度分布を持つ劣化した点像）として撮像面上に形成するものである。一方、コントラスト回復処理は、上記一定の光強度分布を持つ劣化した各点像からなる光学像を撮像して得た画像を、その劣化した点像の復元目標値となる光強度分布を持つ目標点像（例えば、理想的な光強度分布を持つ点像）からなる画像に復元するものである。

この手法によれば、撮像レンズの開口を絞ることなく、すなわち受光光量を減少させることなく、いずれの撮影距離の被写体についても全体的にコントラストの高い画像（被写界深度を拡大してなる画像）を得ることができる。上記手法については、特開２０００−１２３１６８号公報、特開２００９−１２４５６７号公報、特開２００９−１２４５６９号公報、特許３２７５０１０号公報等を参照することができる。

なお、コントラスト回復処理としては、例えばフーリエ変換による画像復元処理、エッジ強調処理、ガンマ補正処理、コントラス強調処理等を採用することができる。

本発明の撮像位置調整装置によれば、撮像レンズのレンズナイキスト周波数が多数の受光画素が配列された撮像素子のセンサナイキスト周波数の１倍以上、４倍以下である、被写界深度の拡大された前記撮像レンズを通して形成される光学像を、前記撮像素子で撮像する際の撮像位置を決定するにあたり、その撮像レンズに関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置を測定し、この撮像レンズにより光学像を形成するときの光の伝播方向を正方向としたときに、撮像レンズが、無限遠被写体について条件式（１）、（２）、（３）の全てを満足することを判定し、条件式（１）、（２）、（３）の全てを満足すると判定された前記撮像レンズについて、前記撮像位置を、条件式（４）を満足するように定めるようにしたので、従来のような目視による経験的な判断で撮像位置を定める場合に比して、より客観的に撮像位置を定めることができる。それにより、撮像レンズを通して形成された被写体の光学像を撮像素子で撮像して得られる画像の品質をより高い品質で安定させるように撮像位置を定めることができる。

これにより、撮像位置調整装置によって撮像位置が定められた撮像レンズと撮像素子とを配置した撮像装置を用い、撮像レンズを通して形成された被写体を表す光学像を撮像素子で撮像して得られる画像に生じる被写界深度不足やコントラスト不足の発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態による撮像位置調整装置の概略構成を示す図 本発明の撮像位置調整装置によって撮像位置が定められた撮像レンズと撮像素子とを配置した本発明の撮像装置を示す図。 複数種類の空間周波数に関する無限遠被写体についての各デフォーカスＭＴＦ曲線とそれらの曲線上に定められる各デフォーカスＭＴＦピーク位置とを示す図

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１は本発明の実施の形態による撮像位置調整装置の概略構成を示す図、図２は、上記撮像位置調整装置で位置が定められた撮像レンズと撮像素子とを備えた撮像装置を示す図、図３は、縦軸にＭＴＦ値、横軸にデフォーカス量を表す座標面上にデフォーカスＭＴＦ曲線およびデフォーカスＭＴＦピーク位置を示す図である。

図１に示す本発明の撮像位置調整装置２００は、撮像レンズ１０を通して形成される光学像を撮像素子２０で撮像する際の撮像位置を定めるためのものである。

この撮像位置調整装置２００によって定められる撮像位置は、撮像レンズ１０の光軸Ｚ１方向における撮像レンズ１０に対する撮像素子２０の撮像面２０Ｍの相対的な位置である。また、撮像位置調整装置２００によって撮像位置が定められた撮像レンズ１０と撮像素子２０とは、撮像装置１００に配置されるものとすることができる。なお、撮像素子２０は、ＣＣＤ素子としたり、ＣＭＯＳ素子としたりすることができる。また、撮像装置１００は、監視カメラとしたり、携帯電話としたり、携帯情報端末装置としたり、車載カメラとしたり、インターフォン用カメラとしたり、内視鏡としたりすることができる。

上記撮像レンズ１０は、被写界深度が拡大されるように構成されたものであり、かつ、この撮像レンズ１０のレンズナイキスト周波数が、多数の受光画素の配列された撮像素子２０のセンサナイキスト周波数の１倍以上、４倍以下となるように構成されたものである。

すなわち、撮像素子２０は、この撮像素子２０のセンサナイキスト周波数が撮像レンズ１０のレンズナイキスト周波数の１倍以下、かつ、１／４倍以上となるように構成されたものである。

なお、上記撮像位置調整装置２００は、被写界深度の拡大された撮像レンズ１０のレンズナイキスト周波数と、撮像素子２０のセンサナイキスト周波数とが上記関係を満たす場合に、その撮像レンズ１０と撮像素子２０とを調整対象とするものである。

また、撮像レンズ１０は、ここでは、焦点合わせ機構および絞り機構を持たず（絞りの開口が固定されており）、かつ、焦点距離が３．５ｍｍで固定されたレンズとするが、この撮像レンズ１０を、焦点合わせ機構は持たないが、絞り機構を持つレンズとしたり、焦点距離が可変のズームレンズとしたりすることもできる。

この撮像位置調整装置２００は、撮像素子２０の１／２、１／４、および１／８センサナイキスト周波数それぞれに関し、撮像レンズ１０の無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置を測定するピーク位置測定手段であるピーク位置測定部２１０と、撮像レンズ１０を通して光学像を形成するときの光の伝播方向を正方向（＋Ｚ方向）としたときに、この撮像レンズ１０が、無限遠被写体について以下の条件式（１）、（２）、（３）の全てを満足することを判定する判定手段である判定部２８０と、条件式（１）、（２）、（３）を満足すると判定された撮像レンズ１０について、ピーク位置測定部２１０で測定したデフォーカスＭＴＦピーク位置を示すデータを入力し、上記撮像位置を、以下の条件式（４）を満足するように定めるための位置設定手段である位置設定部２９０とを備えている。

上記ピーク位置測定部２１０は、ＭＴＦ測定用チャート２２０、コリメータレンズ２２５、レンズマウント２３０、および測長機付きリニアスライド２３５と、上記各構成要素が配置されるベース台２１５とを備えている。

さらに、このピーク位置測定部２１０は、ＭＴＦ測定用の撮像部２４０、およびデフォーカスＭＴＦピーク位置算出部２４５を備えている。なお、撮像部２４０はＣＣＤ素子としたり、ＣＭＯＳ素子としたりすることができる。

上記測長機付きリニアスライド２３５は、コリメータレンズ２２５の光軸Ｚ２方向（図中矢印Ｚ方向）へ移動可能なスライド部２３５Ｓを有しており、このスライド部２３５ＳにＭＴＦ測定用の上記撮像部２４０が配置されている。

また、位置設定部２９０は、ここでは、条件式（４）を満足する撮像位置を示す位置情報を出力するものである。

以下に、条件式（１）〜（４）を示す。

条件式（１）：Ｆ２≦［Ｚｐ（１／４）−Ｚｐ（１／２）］≦４×Ｆ２、条件式（２）：Ｆ２≦［Ｚｐ（１／８）−Ｚｐ（１／４）］≦４×Ｆ２、条件式（３）：ＺＨ＜ＺＬ、条件式（４）：Ｚｐ（１／２）＜Ｚｔ＜Ｚｐ（１／４）。

上記符号Ｆは、Ｆナンバーの値であり、ここでは、Ｆナンバーの値は３．０である。

符号Ｚｐ（１／２）は、無限遠被写体に関する１／２センサナイキスト周波数についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置である。

符号Ｚｐ（１／４）は、無限遠被写体に関する１／４センサナイキスト周波数につてのデフォーカスＭＴＦピーク位置である。

符号Ｚｐ（１／８）は、無限遠被写体に関する１／８センサナイキスト周波数についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置である。

さらに、符号ＺＨは、特定の被写体距離に関する高い空間周波数についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置であり、符号ＺＬは、上記と同様の被写体距離に関する上記高い空間周波数よりも低い空間周波数についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置である。ここでは、特定の被写体距離は無限遠とする。

符号Ｚｔは、撮像位置、すなわち、撮像レンズ１０の光軸Ｚ１方向における撮像レンズ１０に対する撮像素子２０の撮像面２０Ｍの相対的な位置である。

なお、撮像レンズ１０のレンズナイキスト周波数は、以下のようにして求められる値である。

すなわち、ここでは撮像レンズ１０のＦナンバーは３．０であり、撮像レンズ１０を通した撮像素子２０での撮像に用いられる波長の代表値（設計基準波長）が５８８ｎｍなので、レンズナイキスト周波数は、１／３．０／０．０００５８８≒５６７本／ｍｍとなる。

また、撮像素子２０の１／２、１／４、および１／８センサナイキスト周波数は、以下のようにして求められる値である。

ここでは、撮像素子２０に配列されている画素のピッチは０．００１４ｍｍなので、センサナイキスト周波数は、１／２／０．００１４≒３５７本／ｍｍの空間周波数となる。

したがって、１／２センサナイキスト周波数は、３５７／２≒１７９本／ｍｍの空間周波数、１／４センサナイキスト周波数は、３５７／４≒８９本／ｍｍの空間周波数、１／８センサナイキスト周波数は、３５７／８≒４５本／ｍｍの空間周波数となる。

次に、上記のように構成された撮像位置調整装置２００の作用について説明する。

はじめに、ピーク位置測定部２１０が、無限遠被写体に関する撮像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦピーク位置を測定する。ここでは、デフォーカスＭＴＦピーク位置を測定するときの空間周波数は、１／２センサナイキスト周波数である１７９本／ｍｍ、１／４センサナイキスト周波数である８９本／ｍｍ、１／８センサナイキスト周波数である４５本／ｍｍ、２０本／ｍｍ、および１０本／ｍｍである。

はじめに、コリメータレンズ２２５の光軸Ｚ２と撮像レンズ１０の光軸Ｚ１とが一致するように、この撮像レンズ１０をレンズマウント２３０に配置する。

これにより、コリーメータ２２５および撮像レンズ１０を通して、ＭＴＦチャート２２０を表す像がスライド部２３５Ｓに配された撮像部２４０の撮像面２４０Ｍ上に形成される。

この撮像部２４０は、ＭＴＦチャート２２０中の、上記１／２センサナイキスト周波数である１７９本／ｍｍを示すチャート部分、１／４センサナイキスト周波数である８９本／ｍｍを示すチャート部分、および１／８センサナイキスト周波数である４５本／ｍｍ示すチャート部分、２０本／ｍｍ示すチャート部分、および１０本／ｍｍ示すチャート部分それぞれを撮像しつつ、スライド部２３５Ｓの移動にともない上記光軸Ｚ１、Ｚ２と平行な方向である図中矢印Ｚ方向に移送される。

撮像部２４０は、上記Ｚ方向へ移送されながらＭＴＦチャート２２０を撮像して得られた、上記各チャート部分を示す画像データＤ１をデフォーカスＭＴＦピーク位置算出部２４５へ出力する。

また、測長機付きリニアスライド２３５が、それらの画像データの示す画像が撮像されたときの撮像部２４０の位置を示す位置データＤ２、すなわち撮像部２４０の撮像面２４０Ｍの上記Ｚ方向における位置を示す位置データＤ２を出力する。

撮像部２４０から出力された画像データＤ１と、測長機付きリニアスライド２３５から出力された位置データＤ２とはデフォーカスＭＴＦピーク位置算出部２４５に入力される。

デフォーカスＭＴＦピーク位置算出部２４５は、上記入力された画像データＤ１と位置データＤ２とを用いた演算により、上記１／２、１／４、１／８センサナイキスト周波数、２０本／ｍｍ、および１０本／ｍｍの各空間周波数について、デフォーカスＭＴＦ曲線Ｍｆ（１／２）、Ｍｆ（１／４）、Ｍｆ（１／８）、Ｍｆ（２０）、Ｍｆ（１０）を求める（図３参照）。

さらに、図３に示すように、デフォーカスＭＴＦピーク位置算出部２４５は、各デフォーカスＭＴＦ曲線上においてＭＴＦ値が最大となる各ピーク位置であるＰｍ（１／２）、Ｐｍ（１／４）、Ｐｍ（１／８）、Ｐｍ（２０）、Ｐｍ（１０）に対応するデフォーカス方向（図１中矢印Ｚ方向）の位置、すなわち、デフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／２）、Ｚｐ（１／４）、Ｚｐ（１／８）、Ｚｐ（２０）、Ｚｐ（１０）を求める。

このようにして、デフォーカスＭＴＦピーク位置算出部２４５は、１／２センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／２）、１／４センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／４）、および１／８センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／８）、２０本／ｍｍに関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（２０）、および１０本／ｍｍに関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１０）を得る。

図３からも読み取れるように、Ｚｐ（１／２）＝０μｍ、Ｚｐ（１／４）＝１５μｍ、Ｚｐ（１／８）＝２７μｍ、Ｚｐ（２０）＝３８μｍ、Ｚｐ（１０）＝５１μｍである。なお、上記各デフォーカスＭＴＦピーク位置の値は、１／２センサナイキスト周波数における無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置を基準位置０としたときの値である。

また、上記各デフォーカスＭＴＦ曲線上においてＭＴＦ値が最大となる各ピーク位置Ｐｍ（１／２）、Ｐｍ（１／４）、Ｐｍ（１／８）、Ｐｍ（２０）、Ｐｍ（１０）での各ＭＴＦ値をＭ（１／２）、Ｍ（１／４）、Ｍ（１／８）、Ｍ（２０）、Ｍ（１０）とすると、各ＭＴＦ値は、Ｍ（１／２）＝３０％、Ｍ（１／４）＝４６％、Ｍ（１／８）＝６５％、Ｍ（２０）＝８０％、Ｍ（１０）＝９５％である。

デフォーカスＭＴＦピーク位置算出部２４５は、上記のようにして得られたデフォーカスＭＴＦピーク位置に関する測定データＤ３を、判定部２８０へ出力する。

なお、ピーク位置測定部２１０による上記デフォーカスＭＴＦピーク位置の測定は、従来より知られている手法を用いることができ、例えば、上述の特開２００３−６６３１７号公報等を参照することができる。

次に、上記デフォーカスＭＴＦピーク位置に関する測定データＤ３を入力した判定部２８０が、その測定データＤ３を用いて、撮像レンズ１０が条件式（１）、（２）、（３）の全てを満足するか否かを判定する。

条件式（１）：Ｆ^２≦［Ｚｐ（１／４）−Ｚｐ（１／２）］≦４×Ｆ^２について、Ｆ^２＝３×３＝９であり、［Ｚｐ（１／４）−Ｚｐ（１／２）］＝１５−０＝１５であり、４×Ｆ^２＝３６なので、撮像レンズ１０が、条件式（１）を満たすものであることがわかる。

次に、条件式（２）：Ｆ^２≦［Ｚｐ（１／８）−Ｚｐ（１／４）］≦４×Ｆ^２について、Ｆ^２＝３×３＝９であり、［Ｚｐ（１／８）−Ｚｐ（１／４）］＝２７−１５＝１２であり、４×Ｆ^２＝３６なので、撮像レンズ１０が、条件式（２）を満たすものであることがわかる。

つづいて、条件式（３）：ＺＨ＜ＺＬについて、空間周波数１７９本／ｍｍにおけるデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／２）＝０、空間周波数８９本／ｍｍにおけるデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／４）＝１５μｍ、空間周波数４５本／ｍｍにおけるデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／８）＝２７μｍ、空間周波数２０本／ｍｍにおけるデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（２０）＝３８μｍ、空間周波数１０本／ｍｍにおけるデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１０）：５１μｍであり、空間周波数が低くなるほど無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置の値が大きくなる。すなわち、空間周波数が低くなるほどデフォーカスＭＴＦピーク位置が撮像レンズから離れることがわかる、より具体的には、図３に示すように、Ｚｐ（１／２）＜Ｚｐ（１／４）＜Ｚｐ（１／８）＜Ｚｐ（２０）＜Ｚｐ（１０）であることがわかる。したがって、判定部２８０は、撮像レンズ１０が条件式（３）：ＺＨ＜ＺＬを満たしていると判定する。

そして、判定部２８０は、判定結果を表す判定結果データＤ４および上記測定データＤ３を位置設定部２９０へ出力する。

判定部２８０から出力された判定結果データＤ４および測定データＤ３を入力した位置設定部２９０は、上記条件式（１）、（２）、（３）を満足すると判定された撮像レンズ１０について、撮像位置を、条件式（４）：Ｚｐ（１／２）＜Ｚｔ＜Ｚｐ（１／４）を満足するように定める。

すなわち、位置設定部２９０は、１／２センサナイキスト周波数における無限遠被写体についての撮像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／２）と、１／４センサナイキスト周波数における無限遠被写体についての撮像レンズ１０のデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／４）との間に撮像素子２０撮像面２０Ｍの位置を定める。

より具体的には、位置設定部２９０が、撮像レンズ１０におけるデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／２）であるこの撮像レンズ１０の光軸Ｚ１上の基準位置０と、デフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／４）である上記基準位置０から＋Ｚ方向へ１５μｍ離れた位置との間に撮像面２０Ｍの位置を定めるための位置情報である位置データＤ５を出力する。

例えば、撮像レンズ１０の光軸Ｚ１上の基準位置０から＋Ｚ方向へ７．５μｍ離れた位置、すなわち、上記デフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／２）とデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／４）位置との間の中間位置に撮像面２０Ｍの位置を定めるための位置情報として位置データＤ５を出力する。

なお、撮像レンズ１０に対する撮像面２０Ｍの位置を定める場合に、上記基準位置０を基準にする場合に限らず、撮像レンズ１０を撮像装置１００に取り付けるときの取付け面となるこの撮像レンズ１０のマウント面を基準にして撮像レンズ１０に対する撮像面２０Ｍの位置を定めるように、位置設定部２９０が位置データＤ５を作成するようにしてもよい。

なお、必ずしも上記中間位置に撮像位置を定める場合に限らず、上記のようにデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／２）とデフォーカスＭＴＦピーク位置Ｚｐ（１／４）位置との間であればどのような位置に撮像面２０Ｍの位置を定めてもよい。

なお、条件式（４）を満足するように撮像位置を定める作用は、位置設定部２９０により位置情報を出力する場合に限らず、実際に、撮像レンズ１０に対する撮像素子２０の撮像面２０Ｍの位置を定めるようにしてもよい。

そのような場合には、レンズマウント２３０に対して撮像レンズ１０を取り付ける代わりに、撮像レンズ１０が装着された撮像装置１００をレンズマウント２３０に取り付ける。また、測長機付きリニアスライド２３５のスライド部２３５Ｓに対して撮像部２４０を配置する代わりに、撮像素子２０をスライド部２３５Ｓに配置する。

そして、位置設定部２９０が、上記と同様に求めた条件式（４）を満足する撮像位置を示す位置データＤ５を測長機付きリニアスライド２３５に出力する。そして、この位置データＤ５を入力した測長機付きリニアスライド２３５が、撮像素子２０の配置されたスライド部２３５Ｓを移動させて、撮像素子２０の撮像面２０Ｍを位置データＤ５の示す撮像位置に位置させる。なお、このときに、撮像装置１００は、カバー１０２が本体１０１から外された状態となっている。

その後、上記撮像位置に位置させた撮像素子２０を撮像装置１００に固定する。これにより、撮像レンズ１０に対する撮像素子２０の位置が固定されるとともに、撮像レンズ１０に対し撮像素子２０の撮像面２０Ｍを所定の撮像位置（位置データＤ５の示す撮像位置）に配置することができる。

最後に、本体１０１に対してカバー１０２を取り付けて、撮像装置１００が撮影可能な状態となる。

このような場合には、ピーク位置測定手段である測長機付きリニアスライド２３５が、位置設定手段をも兼ねるものとなる。

なお、ピーク位置測定部２１０は、例えば、１／２、１／４、および１／８センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についての各デフォーカスＭＴＦピーク位置のみを測定するものとしてもよい。このような場合には、各デフォーカスＭＴＦピーク位置についてＺｐ（１／２）＜Ｚｐ（１／４）＜Ｚｐ（１／８）の不等式を満たせば、判定部２８０が、その撮像レンズ１０は条件式（３）：ＺＨ＜ＺＬを満たすものであると判定する。

このように、撮像位置調整装置２００によって撮像位置を定めることにより、従来のような目視による経験的な判断で撮像位置を定める場合に比して、より客観的にその撮像位置を定めることができ、撮像素子で撮像される画像の品質をより高い品質で安定させるように撮像位置を定めることができる。これにより、撮像レンズを通して形成された被写体の光学像を撮像素子で撮像して得られる画像の被写界深度不足やコントラスト不足の発生を抑制することができる。

なお、撮像装置１００を、監視カメラや携帯電話とする他に、例えば、携帯情報端末装置、車載カメラ、インターフォン用カメラ、内視鏡等とすることもできる。

以上、本発明による撮像位置調整装置の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない限りにおいて、種々変更することが可能である。

１０ 撮像レンズ
２０ 撮像素子
２００ 撮像位置調整装置
２１０ ピーク位置測定手段
２８０ 判定手段
２９０ 位置設定手段

Claims (11)

1. 被写界深度の拡大された撮像レンズを通して形成される光学像を多数の受光画素が配列された撮像素子で撮像する際の撮像位置を定めるための撮像位置調整装置であって、
   前記撮像レンズは、該撮像レンズのレンズナイキスト周波数が前記撮像素子のセンサナイキスト周波数の１倍以上、４倍以下となるように形成されたものであり、
   前記撮像レンズに関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置を測定するピーク位置測定手段と、
   前記撮像レンズが、前記光学像を形成するときの光の伝播方向を正方向としたときに以下の条件式（１）、（２）、（３）を全て満足するものであることを判定する判定手段と、
   前記条件式（１）、（２）、（３）を全て満足すると判定された前記撮像レンズについて、前記撮像位置を、以下の条件式（４）を満足するように定めるための位置設定手段とを備えていることを特徴とする撮像位置調整装置。
   Ｆ^２≦Ｚｐ（１／４）−Ｚｐ（１／２）≦４×Ｆ^２・・・条件式（１）
   Ｆ^２≦Ｚｐ（１／８）−Ｚｐ（１／４）≦４×Ｆ^２・・・条件式（２）
   ＺＨ＜ＺＬ・・・条件式（３）
   Ｚｐ（１／２）＜Ｚｔ＜Ｚｐ（１／４）・・・条件式（４）
   ただし、
   Ｆ：Ｆナンバー
   Ｚｐ（１／２）：１／２センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置
   Ｚｐ（１／４）：１／４センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置
   Ｚｐ（１／８）：１／８センサナイキスト周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置
   ＺＨ：高い空間周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置
   ＺＬ：前記高い空間周波数よりも低い空間周波数に関する無限遠被写体についてのデフォーカスＭＴＦピーク位置
   Ｚｔ：撮像位置
2. 前記位置設定手段が、前記条件式（４）を満足する撮像位置を示す位置情報を出力するものであることを特徴とする請求項１記載の撮像位置調整装置。
3. 前記撮像レンズは、焦点距離が固定されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の撮像位置調整装置。
4. 前記撮像レンズは、絞りの開口が固定されたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の撮像位置調整装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の撮像位置調整装置によって撮像位置が定められた撮像レンズと撮像素子とを配置したものであることを特徴とする撮像装置。
6. 前記撮像装置が、監視カメラであることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
7. 前記撮像装置が、携帯電話であることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
8. 前記撮像装置が、携帯情報端末装置であることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
9. 前記撮像装置が、車載カメラであることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
10. 前記撮像装置が、インターフォン用カメラであることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
11. 前記撮像装置が、内視鏡装置であることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。

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