光学部件和使用其的摄像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够取得深的景深或焦点位置的图像的光学部件(相位板)和具有其的摄像装置。本发明专利技术的光学部件包括由多个同心圆划分出的多个环带，相对于上述同心圆的中心旋转对称，所述光学部件的特征在于：上述环带的、与垂直于上述同心圆的方向平行且包含上述中心的面的截面为凹或凸形状，环带的上述截面的凹或凸形状相对于上述同心圆的径向上的上述环带的宽度的中心线非对称。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于扩大景深或扩大焦点深度的光学部件和使用其的摄像装置。
技术介绍
作为本
的
技术介绍
，已知有例如美国专利第5,748,371号(专利文献1)中记载的技术。该专利文献1中公开了如下技术：在光学系统中配置调制光的相位的光学掩模，令点扩散函数(PSF：PointSpreadFunction，以下称为“PSF”)从对焦位置起一定距离范围内大致不变，扩大景深或焦点深度。上述专利文献1的光学系统中拍摄的图像的清晰度，不仅在偏离对焦位置的位置劣化，在对焦位置也会劣化，但PSF在对焦位置和偏离对焦位置的位置都大致不变，所以通过基于上述PSF的信息进行的信号处理，能够消除清晰度劣化，扩大景深。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利第5,748,371号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题如上述专利文献1等公开的那样，现有技术的光学相位掩模设计成在与光轴正交的平面上在纵横彼此正交的方向上调制相位，相对于光轴非旋转对称。但是，由于光学透镜大多相对于光轴旋转对称，所以上述的非旋转对称相位掩模不仅需要被称为偏芯的轴错位，而且需要调节旋转方向，存在光学系统整体的设计误差的允许范围减小的问题点。其中，图11(a)中表示了使用上述现有技术的光学相位掩模(21)的情况的点像概略形状。对于这些问题，可以考虑如下的轴对称的光学相位掩模：具有多个环带，通过使一个一个的环带对PSF的贡献成分在光轴方向上均匀化来使PSF整体的光轴方向的分布均匀化，从而扩大焦点深度。在此，一个环带具有凹或凸的截面形状，以由凹凸的最大值或最小值构成的圆为界分为内侧和外侧，各自包括具有正或负的斜率的部分。各环带的凹凸顶点的斜率为0，所以通过顶点的光线组集中到轴上的一点，但通过凹凸部的具有正斜率的部分的光线，通过比轴上的上述聚光点靠近(远离)像侧的点附近，通过凹凸部的具有负斜率的部分的光线，通过比上述聚光点远离(靠近)像侧的点附近，能够使PSF在光轴方向上接近均匀的状态。另外，图11(b)中表示了使用该轴对称的光学相位掩模(21)的情况的点像概略形状。但是，实际上，对通过一个环带的内侧和外侧的各自的总光通量进行比较，通过外侧的总光通量比通过内侧的总光通量多，所以无法在光轴方向上将PSF均匀化，存在无法实现与轴对称的多数光学透镜匹配良好的轴对称的相位掩模的问题。因此，在使用这样的轴对称环带相位板的情况下，当像面或摄像物体从对焦位置前后摆动时，由于PSF的轴向的强度分布，无法取得深的景深或焦点深度的图像。于是，本专利技术提供一种能够取得深的景深或焦点深度的图像的光学部件(相位板)和具有其的摄像装置。用于解决课题的技术方案为了达成上述目的，本专利技术为一种光学部件，其包括由多个同心圆划分出的多个环带，相对于上述同心圆的中心旋转对称，所述光学部件的特征在于：上述环带的、与垂直于上述同心圆的方向平行且包含上述中心的面上的截面为凹或凸形状，环带的上述截面的凹或凸形状相对于上述同心圆的径向的上述环带的宽度的中心线非对称。另外，本专利技术为一种摄像装置，其包括光学部件，该光学部件包括由多个同心圆划分出的多个环带，相对于上述同心圆的中心旋转对称，所述摄像装置的特征在于：包括上述光学部件，在该光学部件中，上述环带的、与垂直于上述同心圆的方向平行且包含上述中心的面的截面为凹或凸形状，环带的上述截面的凹或凸形状相对于上述同心圆的径向的上述环带的宽度的中心线非对称。专利技术效果根据本专利技术，能够取得深的景深或焦点深度的图像。附图说明图1是表示使用本专利技术的光学部件(相位板)的摄像装置的结构的图。图2是表示本专利技术的实施例1的相位板的结构的图。图3是表示实施例1的变形例(变形例1)的相位板的结构的图。图4是表示实施例1的变形例(变形例2)的相位板的结构的图。图5是表示实施例1的变形例(变形例3)的相位板的结构的图。图6是说明使用本专利技术的实施例1的相位板的情况下的效果的图。图7是表示使用本专利技术的实施例1的相位板的情况下光轴上的光分布的简要的图。图8是表示使用变形例1的相位板的情况下光轴上的光分布的简要的图。图9是表示本专利技术的实施例2的相位板的结构的图。图10是表示实施例2的变形例(变形例4)的相位板的结构的图。图11是表示现有技术的非旋转对称的相位板和具有环带的轴对称的相位板的点像简要形状的图。具体实施方式以下，使用附图对本专利技术的实施方式进行说明。(实施例1)图1是说明本实施例的摄像装置的一个结构例的图。本实施例1的摄像装置100能够适用于例如AV摄像机、装载于便携式电话的摄像机、装载于便携信息终端的摄像机、图像检查装置、自动控制用工业摄像机等。被拍摄体1的光学像被光学系统2取入而由摄像元件3拍摄。在此，光学系统2是用于取入被拍摄体1的光学像的组件，其包括：具有位于被拍摄体1一侧的多个透镜元件的前透镜组23；具有位于摄像元件3一侧的多个透镜元件的后透镜组24；配置于前透镜组23与后透镜组24之间的、具有与光学系统2相应的矩形(正方形)开口或圆形开口的光圈22；和在光圈22的附近配置于前透镜组23一侧的、用于对被拍摄体1的光学像进行空间调制来赋予规定的光学传递函数的作为光学相位滤波器的相位板21(光学部件)。该相位板21是例如由丙烯酸酯、聚碳酸酯等透明树脂构成的光学部件。对其光学特性的详细情况在后面叙述。通过包括上述相位板21的光学系统2而得到的被拍摄体1的光学像，在摄像元件3的摄像面31上成像而被取入。在此，摄像元件3例如由CCD、CMOS传感器等构成，例如以1/60秒周期或1/30秒周期取入图像。即，本实施例1的摄像装置也能够应用于动态图像的拍摄。在该摄像元件3的摄像面31上成像而被取入的光学像，由摄像元件3转换为模拟信号，进而由A/D转换器4转换为数字信号而生成与光学像对应的图像数据。来自A/D转换器4的图像数据作为中间图像被存储于RAW缓冲存储器5。存储于RAW缓冲存储器5的图像数据由作为用于进行二维空间滤波处理的信号处理部的图像修正部6读取。在图像修正部6中，基于由上述光学系统2中所含的相位板21的光学调制特性决定的光学传递函数，实施作为复原图像处理的二维空间滤波处理。即，在图像修正部6中，进行复原图像处理以对由相位板21赋予了光学像的光学传递函数进行修正。例如，相位板21对光学像赋予在光轴L(例如图1的虚线L)上的规定距离范围的各位置使被拍摄体1的光学像大致一定地模糊那样的光学传递函数的情况下，图像修正部6通过对具有这样的光学传递函数的光学像的特定的频率成分进行强调或增加、减少，进行去除上述模糊、得到清晰的图像的复原处理。为了进行这样的二维空间滤波处理，图像修正部6具有作为存储预先设定的空间滤波系数等滤波器信息的存储部的ROM(未图示)。而且，图像修正部6读取该ROM中存储的滤波器信息，对图像数据实施作为复原图像处理的二维空间滤波处理。从图像修正部6输出的图像数据，由未图示的另一图像处理部根据需要实施例如对比度调节、明亮度调节、色彩调节和放大缩小等缩放处理、以及根据需要进行的帧率转换处理等。将被实施了这样的处理的图像数据提供给输出部7。在本实施例1中，在上述结构的摄像装置或摄像系统中，作为光学系统2中所含的相位板21，使用具有同心圆状的多个环带结构的相位滤波器。而且，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有由多个同心圆划分出的多个环带的光学部件，相对于所述同心圆的中心旋转对称，所述光学部件的特征在于：所述环带的、与垂直于所述同心圆的方向平行且包含所述中心的面上的截面为凹或凸形状，环带的所述截面的凹或凸形状相对于所述同心圆的径向上的所述环带的宽度的中心线非对称。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有由多个同心圆划分出的多个环带的光学部件，相对于所述同心圆的中心旋转对称，所述光学部件的特征在于：所述环带的、与垂直于所述同心圆的方向平行且包含所述中心的面上的截面为凹或凸形状，环带的所述截面的凹或凸形状相对于所述同心圆的径向上的所述环带的宽度的中心线非对称。2.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：所述环带的凹或凸形状中的、由凹的极小值的点或凸的极大值的点所构成的圆不在由各环带的中点所规定的圆上。3.如权利要求2所述的光学部件，其特征在于：所述由凹的极小值的点或凸的极大值的点所构成的圆位于由各环带的中点所规定的圆的外侧。4.如权利要求2所述的光学部件，其特征在于：各环带被所述由凹的极小值的点或凸的极大值的点所构成的圆分为内侧部分环带和外侧部分环带，所述内侧部分环带与所述外侧部分环带的面积大致相等。5.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：随着从内向外去，环带宽度单调减小。6.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：各环带的面积大致相等。7.一种摄像装置，其包括具有由多个同心圆划分出的多个环带的光学部件，所述光学部件相对于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崎田康一，太田光彦，岛野健，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP