JP2009033561A - 情報コード読取装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】情報コードのデコードの成功率を高めることができ、ひいてはデコードの信頼性の向上を図ることができる情報コード読取装置およびその方法を提供する。
【解決手段】１次画像を形成する光波面変調素子を含む光学系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２３０と、画像処理装置２３０においてフィルタ処理を受けた信号を受けて、フィルタリングが行われた画像データに対して情報コードのデコード可否判定を行うデコード機能と、画像処理装置２３０のフィルタ処理機能に複数の画像復元フィルタで画像データをフィルタリングさせ、デコード機能においてデコード可否判定で可となった結果をデコードデータと判定する判定機能とを含む制御装置２４０とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像素子を用い、光学系を備えた情報コード読取装置およびその方法に関するものである。

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。

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、情報コード読取装置（バーコードリーダ）、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。

図３２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。

撮像レンズ装置１においては、図３２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３３（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。

ところで、Ｆ値が明るいレンズは合焦位置からデフォーカスすると急激に変調伝達関数（ＭＴＦ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が下がってしまう。その結果、ＭＴＦが０まで下がりそこから高い周波数で再び値を持ついわゆるバウンドが発生する。
そして、このバウンド点以上は位相がずれているので解像はつぶれてしまう。
Ｆ値を絞るとデフォーカスさせた時のＭＴＦの変化が低く抑えられるのでバウンドしないデフォーカス範囲を広くすることができる。これがＦ値を絞ることで被写界深度をかせぐ方法である。

さて、たとえばバーコードリーダの深度拡張技術としては、上記のように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。
フォーカシングすれば撮影距離は伸びるが複雑な機構が必要になるため、耐衝撃の信頼性や耐久性問題、または即時性の問題でオートフォーカス機構を有しているものはない。すなわち、バーコードリーダは、信頼性の観点から固定焦点レンズが用いられている。
しかしながら、Ｆ値を絞ると撮像素子に入射する光エネルギーが小さくなってしまうため感度が低下してノイズが増えバーコードのデコードを失敗してしまうという問題がある。
そこで、バーコードリーダにおいては、製品仕様の撮影距離とＦ値のバランスをとって被写界深度は決まっている。

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）。
この手法を用いれば、Ｆ値は明るいままで、被写界深度を伸ばすことができる。
"Wavefront Coding;jointly optimized optical and digital imaging systems",Edward R.Dowski,Jr.,Robert H.Cormack,Scott D.Sarama. "Wavefront Coding;A modern method of achieving high performance and/or low cost imaging systems",Edward R.Dowski,Jr.,Gregory E.Johnson. ＵＳＰ６，０２１，００５ ＵＳＰ６，６４２，５０４ ＵＳＰ６，５２５，３０２ ＵＳＰ６，０６９，７３８ 特開２００３−２３５７９４号公報

ところが、絞りによって得られた被写界深度の限界距離では、絞り効果によってＭＴＦのバウンドが低周波まで下がってこない様に抑えられているものの、ＭＴＦ自体は低くデコード精度が低下した状態にある。したがって、被写界深度ぎりぎりの位置ではデコードの信頼性が低くなってしまう。

また、上述した各文献に記載の位相変調素子を用いたシステムでは、Ｆ値が明るくてもバウンドの発生を極力抑え広い深度を得られるメリットがある。
しかしながら、合焦の位置に対して出来る限りＰＳＦの変化を抑えようとしても全く同一にはできず、深度ぎりぎりの箇所では合焦位置と比較しＰＳＦの形状は変わっており、その差分が復元画像の劣化となる。結果深度ぎりぎりではやはりデコードの信頼性が低下してしまうという不利益がある。

本発明は、情報コードのデコードの成功率を高めることができ、ひいてはデコードの信頼性の向上を図ることができる情報コード読取装置およびその方法を提供することにある。

本発明の第１の観点は、光学系と、前記光学系を通した被写体である情報コードの像を撮像する撮像素子と、前記光学系と被写体との距離に応じた複数の点広がり関数（ＰＳＦ）毎に予め用意した複数の画像復元フィルタと、前記撮像素子から出力される画像データに対して前記画像復元フィルタによるフィルタリングを行うフィルタ手段と、前記フィルタリングが行われた画像データに対して前記情報コードのデコード可否判定を含むデコード手段と、を有し、前記フィルタ手段に前記複数の画像復元フィルタで前記画像データをフィルタリングさせ、前記デコード手段においてデコード可否判定で可となった結果をデコードデータとして出力する。

好適には、同一の情報コードに対して所定回数の画像取得を行い、前記デコード可否判定で一定割合回数以上可となった場合に、最終的なデコード結果として採用する。

好適には、前記デコード可否判定で可となる結果が得られた前記復元フィルタの種類を記憶しておき、次回の情報コード読み取りにおいて前記デコード可否判定を行う際に、当該記憶しておいた種類の復元フィルタを優先的に用いる。

好適には、前記光学系は、光学的伝達関数(ＯＴＦ）を変調する光波面変調機能を含む。

好適には、前記光学系は、光波面変調素子、または、当該光学系を形成する光学素子に形成された光波面変調面を含む。

好適には、前記復元フィルタが格納される記憶手段を有し、前記光学系の個体毎または要求される前記光学系と被写体との距離毎に前記復元フィルタの値を変更可能である。

好適には、前記複数の復元フィルタは下記に示すフィルタゲインＦＧの値が略等しくなるようにＷｉｅｎｅｒフィルタの係数を変えて生成された。
ＦＧ ＝ （１／ａ＊ΣΣfilt(u,v)＾２）＾０.５
ａはフィルタの全要素数

好適には、前記複数の復元フィルタは、前記光学系のピントの中心となる被写体距離に応じたものに比べて、当該ピントの中心から離れた被写体距離に応じたものになるほどフィルタゲインが高く設定されている。

好適には、前記複数の復元フィルタの前記フィルタゲインの高低に応じて前記デコード可否判定のノイズ判断も連動させる。

本発明の第２の観点は、光学系を通した被写体である情報コードの像を撮像素子で撮像して当該情報コードを読み取る情報コード読取方法であって、前記光学系と被写体との距離に応じた複数の点広がり関数（ＰＳＦ）毎に予め用意した複数の画像復元フィルタで前記撮像素子から出力される画像データに対してフィルタリングを行い、前記フィルタリングが行われた画像データに対して前記情報コードのデコード可否判定を行い、前記デコード可否判定で可となった結果をデコードデータとして採用する。

本発明によれば、情報コードのデコードの成功率を高めることができ、ひいてはデコードの信頼性の向上を図ることができる。

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。

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、情報コードの例を示す図である。
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。

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。
情報コード読取装置１００は、本体１１０に形成された読取開始スイッチ１１２が操作されると、それをトリガとして、情報コードの読み取りを、たとえば１０回試みて７回デコード判定で可となればそれをデコード結果とする機能を有している。
この機能を有する理由は、情報コードの読み取り１回でデコード判定を可とすると、外乱や弱い情報に対して読み取りができない状態が続く場合が想定されることから、利用者の使い勝手を考慮したものである。ちなみにこの再試行の７回の設定は変更できように構成されている。

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コードのような二次元のバーコード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３に示すような撮像装置２００とが配置されている。

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、フィルタ手段としての機能を含む画像処理装置２３０、デコード手段および判定手段としての機能を含む制御装置２４０、および外部とのびインタフェース部（Ｉ／Ｆ）２５０を有する。

光学系２１０は、被写体物体ＯＢＪである情報コード１２１を撮影した像を撮像素子２２０に供給する。
光学系２１０は、たとえば固定焦点レンズが用いられている。

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、図示しないアナログフロントエンド部(ＡＦＥ)を介して画像処理装置２３０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。

画像処理装置２３０は、前段の不図示のＡＦＥ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、後段の制御装置２４０に出力する。
画像処理装置２３０は、光学系２１０と被写体との距離に応じた複数の点広がり関数（ＰＳＦ）毎に予め用意した複数の画像復元フィルタを用いて、撮像素子２２０から出力される画像データに対して、画像復元フィルタによるフィルタリングを行う機能を有する。
光学系２１０と被写体との距離としては、たとえば１２５ｍｍ、１００ｍｍ、８８ｍｍ等の距離が選択され、画像復元フィルタは、これらの距離に応じた複数の点広がり関数（ＰＳＦ）毎に予め用意される。

画像処理装置２３０は、内蔵または外部に設けた、たとえば不揮発性メモリからなる記憶部を有し、この記憶部に画像復元フィルタが格納される。
記憶部に格納された画像復元フィルタは、光学系２１０の個体毎または要求される被写体距離毎に画像復元フィルタの値を変更可能に構成される。

また、複数の画像復元フィルタは下記に示すフィルタゲインＦＧの値が略等しくなるようにＷｉｅｎｅｒフィルタの係数を変えて生成されている。

［数１］
ＦＧ ＝ （１／ａ＊ΣΣfilt(u,v)＾２）＾０.５
ａはフィルタの全要素数

さらに、複数の画像復元フィルタは、光学系２１０のピントの中心となる被写体距離に応じたものに比べて、ピントの中心から離れた被写体距離に応じたものになるほどフィルタゲインが高く設定されている。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は、フィルタゲインＦＧとＭＴＦのＲＭＳとの関係を示す図である。
図４（Ａ）に示すように、フィルタ処理前においては、図４（Ａ）に示すように、ベストピント位置でＭＴＦの頂点が有り、デフォーカス量が増えるほどＭＴＦは低くなっている。
そこで、フィルタ処理後にデフォーカス側のＭＴＦを高くし、ベストピント側との差を小さくしてＭＴＦが一様となるように、フィルタ処理を行う。
このため、図４（Ｃ）に示すように、光学系２１０のピントの中心となる被写体距離に応じたものに比べて、ピントの中心から離れた被写体距離に応じたものになるほどフィルタゲインが高く設定されている。
図４（Ｃ）の様な特性を持つフィルタ処理を施すことにより、図４（Ｂ）に示すようなＭＴＦのＲＭＳを得ることができる。

なお、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、フィルタゲインＦＧを高くするとＭＴＦを高くすることができるが、これに伴いノイズ量も多くなる。
すなわち、復元フィルタだけに着目した場合、復元レベルを変えることが復元画像の解像やノイズに関係してくる。すなわち、強い復元フィルタを用いた場合、解像が上がると同時にノイズも増加する。情報コードを判定する際にある程度のノイズは訂正処理等で回避できるが限界がある（この対応した構成、機能について後で説明する）。同時に、解像に関してもある一定の解像を持っていれば判定することは可能である。

制御装置２４０は、画像処理装置２３０、インタフェース部２５０を介した上位装置（たとえば電子レジスタ）等との通信等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。
制御装置２４０は、画像処理装置２３０においてフィルタ処理を受けた信号を受けて、フィルタリングが行われた画像データに対して情報コードのデコード可否判定を行うデコード機能と、画像処理装置２３０のフィルタ処理機能に複数の画像復元フィルタで画像データをフィルタリングさせ、デコード機能においてデコード可否判定（以下、デコード判定という場合もある）で可となった結果をデコードデータと判定する判定機能とを有する。
なお、デコード機能のデコード可否判定とは、フィルタリングされた画像データから情報コードとして判定可能であるか否かを判定することをいう。

そして、制御装置２４０は、そのデコードが可とされた画像データ（解読した情報）をたとえばインタフェース部２５０を介して上位装置に送信する等の制御を行う。

図６は、本実施形態に係る制御装置における読み取られた情報コードのデコード判定処理の基本的な処理を説明するためのフローチャートである。
この例では、光学系２１０と被写体との距離としては、たとえば１２５ｍｍ、１００ｍｍ、８８ｍｍ等の３つの距離を選択し、これらの距離に応じた複数の点広がり関数（ＰＳＦ）毎に予め用意された３つの画像復元フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３を用いるものとする。

本体１１０に形成された読取開始スイッチ１１２が操作されると、それをトリガとして、情報コードの読み取りが開始され、撮像した画像データは画像処理装置２３０に入力される。
ここで、制御装置２４０においてデコード判定処理が行われる。
まず、制御装置２４０において、フィルタＦ１でフィルタリングするように、画像処理装置２３０に指示が出され、これに伴いフィルタＦ１での読み取りデータに対する画像の復元処理が行われる（ＳＴ１）。この復元画像データは、制御装置２４０に供給される。
制御装置２４０では、フィルタＦ１でフィルタリングされた画像データから情報コードとして判定可能であるか否かがデコード判定される（ＳＴ２）。ステップＳＴ２で判定可能であると判定するとデコード可（デコードＯＫ）であるとする（ＳＴ８）。
ステップＳＴ２において、デコード不可（デコードＮＧ）とされると、フィルタＦ２でフィルタリングするように、画像処理装置２３０に指示が出され、これに伴いフィルタＦ２での読み取りデータに対する画像の復元処理が行われる（ＳＴ３）。この復元画像データは、制御装置２４０に供給される。
制御装置２４０では、フィルタＦ２でフィルタリングされた画像データから情報コードとして判定可能であるか否かがデコード判定される（ＳＴ４）。ステップＳＴ４で判定可能であると判定するとデコードがＯＫであるとする（ＳＴ８）。
ステップＳＴ４において、デコード不可とされると、フィルタＦ３でフィルタリングするように、画像処理装置２３０に指示が出され、これに伴いフィルタＦ３での読み取りデータに対する画像の復元処理が行われる（ＳＴ５）。この復元画像データは、制御装置２４０に供給される。
制御装置２４０では、フィルタＦ３でフィルタリングされた画像データから情報コードとして判定可能であるか否かがデコード判定される（ＳＴ６）。ステップＳＴ４で判定可能であると判定するとデコードがＯＫであるとする（ＳＴ８）。
ステップＳＴ６において、デコード不可とされると、３つのフィルタでのデコードが不可であったと判断される（ＳＴ７）。

以上、制御装置２４０の情報コードのデコード判定処理の基本的な処理を説明した。この基本的処理によれば、情報コードのデコードの成功率を高めることができ、ひいてはデコードの信頼性の向上を図ることができる。
このように、撮影距離に応じた複数の画像復元フィルタを用意して順に試し、デコード結果がＯＫになるかを繰り返す。この結果を最終デコード結果としてもよいし、複数の組み合わせから統計的に所定の合格判定以上を合格としてもよい。

本実施形態に係る制御装置２４０の判定機能において、たとえば同一の情報コードに対して所定の回数画像データの取得を行い、デコード機能においてデコード可否判定で一定割合回数以上可となった場合に、最終的なデコード結果として採用するように構成することが可能である。

図７は、デコード可否判定で一定割合回数以上可となった場合に、最終的なデコード結果とする処理を示すフローチャートである。

図７の処理においては、本体１１０に形成された読取開始スイッチ１１２が操作されると、それをトリガとして、情報コードの読み取りが開始され、撮像した画像データは画像処理装置２３０に入力される。
ここで、制御装置２４０においてデコード判定処理が行われる。
まず、制御装置２４０において、フィルタＦ１でフィルタリングするように、画像処理装置２３０に指示が出され、これに伴いフィルタＦ１での読み取りデータに対する画像の復元処理が行われる（ＳＴ１１）。
この情報の読み取り、フィルタＦ１を用いた画像復元処理が所定回数、たとえば１０回行われる。これらの復元画像データは、制御装置２４０に供給される。
制御装置２４０では、フィルタＦ１でフィルタリングされた各画像データから情報コードとして判定可能であるか否かがデコード判定される。そして、このデコード判定処理で判定可能であると判定された回数がデータＮ１として保持される（ＳＴ１２、ＳＴ１３）。

次に、制御装置２４０において、フィルタＦ２でフィルタリングするように、画像処理装置２３０に指示が出され、これに伴いフィルタＦ２での読み取りデータに対する画像の復元処理が行われる（ＳＴ１４）。
この情報の読み取り、フィルタＦ２を用いた画像復元処理が所定回数、たとえば１０回行われる。これらの復元画像データは、制御装置２４０に供給される。
制御装置２４０では、フィルタＦ２でフィルタリングされた各画像データから情報コードとして判定可能であるか否かがデコード判定される。そして、このデコード判定処理で判定可能であると判定された回数がデータＮ２として保持される（ＳＴ１５、ＳＴ１６）。

次に、制御装置２４０において、フィルタＦ３でフィルタリングするように、画像処理装置２３０に指示が出され、これに伴いフィルタＦ３での読み取りデータに対する画像の復元処理が行われる（ＳＴ１７）。
この情報の読み取り、フィルタＦ３を用いた画像復元処理が所定回数、たとえば１０回行われる。これらの復元画像データは、制御装置２４０に供給される。
制御装置２４０では、フィルタＦ３でフィルタリングされた各画像データから情報コードとして判定可能であるか否かがデコード判定される。そして、このデコード判定処理で判定可能であると判定された回数がデータＮ３として保持される（ＳＴ１８、ＳＴ１９）。

以上、３つのフィルタＦ１，Ｆ２，Ｆ３を用いた画像読み取り、画像復元処理を複数回ずつ行って得られた判定可能であると判定された回数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３のうち最大のものが、予め設定したＯＫ回数（デコード判定可能であった回数、閾値）以上、たとえば７回以上がＯＫであるかを判定する（ＳＴ２０）。
そして、予め設定したＯＫ回数以上であれば、最大のＯＫ回数が出たフィルタによる画像データのデコードがＯＫであるとする（ＳＴ２１）。
ステップＳＴ２０において、デコード不可とされると、３つのフィルタ全てでのデコードが不可であったと判断される（ＳＴ２２）。

以上、本実施形態に係る制御装置２４０の判定機能において、たとえば同一の情報コードに対して所定の回数画像データの取得を行い、デコード機能においてデコード可否判定で一定割合回数以上可となった場合に、最終的なデコード結果として採用するようにした処理について説明した。
この処理によれば、図６の基本的処理に比較して、デコードのさらなる信頼性の向上を図ることができる。

また、本実施形態に係る制御装置２４０の判定機能において、たとえばデコード可否判定で可となる結果が得られた画像復元フィルタの種類を記憶しておき、次回の情報コード読み取りにおいてデコード可否判定を行う際に、記憶しておいた種類の復元フィルタを優先的に用いるように構成することも可能である。

図８は、記憶しておいた種類の復元フィルタを優先的に用いる処理を示すフローチャートである。

本体１１０に形成された読取開始スイッチ１１２が操作されると、それをトリガとして、情報コードの読み取りが開始され、撮像した画像データは画像処理装置２３０に入力される。
ここで、制御装置２４０においてデコード判定処理が行われる。
まず、制御装置２４０において、フィルタＸ（この例では、Ｘは初期値が１でさらに２，３を取り得る）でフィルタリングするように、画像処理装置２３０に指示が出され、これに伴いフィルタＸでの読み取りデータに対する画像の復元処理が行われる（ＳＴ３１）。この復元画像データは、制御装置２４０に供給される。
制御装置２４０では、フィルタＸ（ここではＸ＝１、たとえば図６のフィルタＦ１に相当する）でフィルタリングされた画像データから情報コードとして判定可能であるか否かがデコード判定される（ＳＴ３２）。ステップＳＴ３２で判定可能であると判定するとデコードがＯＫであるとする（ＳＴ４１）。

ステップＳＴ３２において、デコード不可とされると、Ｘに１を加えて（ＳＴ３３）Ｘが３より大きければＸ＝１とする。フィルタＸ（たとえば図６のフィルタＦ２に相当する）でフィルタリングするように、画像処理装置２３０に指示が出され、これに伴いフィルタＸでの読み取りデータに対する画像の復元処理が行われる（ＳＴ３４）。この復元画像データは、制御装置２４０に供給される。
制御装置２４０では、フィルタＸ（ここではＸ＝２、たとえば図６のフィルタＦ２に相当する）でフィルタリングされた画像データから情報コードとして判定可能であるか否かがデコード判定される（ＳＴ３５）。ステップＳＴ３５で判定可能であると判定するとデコードがＯＫであるとする（ＳＴ４１）。

ステップＳＴ３５において、デコード不可とされると、Ｘに１を加えて（ＳＴ３６）Ｘが３より大きければＸ＝１とする。フィルタＸ（たとえば図６のフィルタＦ３に相当する）でフィルタリングするように、画像処理装置２３０に指示が出され、これに伴いフィルタＸでの読み取りデータに対する画像の復元処理が行われる（ＳＴ３７）。この復元画像データは、制御装置２４０に供給される。
制御装置２４０では、フィルタＸ（ここではＸ＝３、たとえば図６のフィルタＦ３に相当する）でフィルタリングされた画像データから情報コードとして判定可能であるか否かがデコード判定される（ＳＴ３８）。ステップＳＴ３８で判定可能であると判定するとデコードがＯＫであるとする（ＳＴ４１）。
ステップＳＴ３８において、デコード不可とされると、Ｘに１を加えて（ＳＴ３９)Ｘが３より大きければＸ＝１とする。そして３つのフィルタ全てでのデコードが不可であったと判断される（ＳＴ４０）。

以上の処理においては、フィルタＸの初期値が１〜３のいずれであっても対応可能であり、ｘ＋１が４となる場合にＸを１の戻すような処理が行われる。

このように、次回の情報コード読み取りにおいてデコード可否判定を行う際に、記憶しておいた種類の復元フィルタを優先的に用いるように構成することにより、より的確にかつ高速に、しかも品質高く情報コードの読み取りを行うことが可能となる。

また、たとえば最後にデコード可となったフィルタを優先順位を第１位とし、光学系のピントの中心となる被写体距離に応じたフィルタを優先順位を第２位とする等、の方法を採用することが可能で、これにより汎用性の向上を図ることが可能である。

さらに、本実施形態に係る制御装置２４０の判定機能において、たとえばデコード可否判定において、複数の復元フィルタのフィルタゲインＦＧの高低に応じてデコード可否判定のノイズ判断も連動させるように構成することが可能である。

図９(Ａ）〜(Ｃ）は、本実施形態に係るフィルタ処理前後のノイズ判定閾値ＮＶＴＨとノイズレベルＮＬＶＬとの関係を示す図である。

デコードのノイズ判定閾値が一定である場合、復元フィルタによってフォーカス量が大きい場合にノイズも増加させて、ノイズ判定閾値を超えてしまう。復元フィルタによって増加するノイズをフィルタの違いがあってもそれに合わせて判定したいことから、ノイズ判定閾値をフィルタゲインの変化に比例して設定することで、フィルタを変えてもノイズ判定にかからないように構成する。

合焦位置からデフォーカス量が大きいとぼけ量が増え、コントラストが低下する。そこでデフォーカスが大きい復元フィルタはフィルタゲインを大きくしコントラストをできるだけ高める。
しかしながら、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、フィルタゲイン増加によってノイズも増加してしまうので、デコード時のノイズ判定が同一であるとフィルタゲインが高いフィルタでの復元はノイズレベルが判定閾値を超えてしまいデコード不可になってしまう。
そこで、フィルタゲインが高いフィルタを適用する場合は、図９（Ｃ）に示すように、ノイズレベルＮＬＶＬが高くてもデコード可（ＯＫ）になる方向へノイズ判定閾値ＮＶＴＨを上げることで、デフォーカスの大きな距離でもコントラストを高めることができつつ、ノイズ判定にもかからずデコード判定範囲を広げることが可能になる。

図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態に係る情報コード読取装置１００により、光学系と被写体である情報コードとの距離が１２５ｍｍ、１００ｍｍ、８８ｍｍの場合の画像復元フィルタ処理前後の画像を示す図である。
この例では、１２５ｍｍ画像に最もピントが合うような構成となっているが、これは一例であり、これに限定されるものではない。
本実施形態の情報コード読取装置１００によれば、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ボケた画像データを撮像したとしても、距離に応じた画像復元フィルタを用いることにより、デコード可否判定でデコード可となるように、良好な復元処理を行うことが可能である。
図１０（Ｃ）に示すように、ボケ方の最たる光学系と被写体である情報コードとの距離の場合の画像復元フィルタ処理後の画像においても、デコード可否判定でデコード可となるように、良好な復元処理を行うことが可能である。

以上は通常のレンズ光学系を用いた場合を説明した。
以下に、好適な実施形態として、光学系が光学的伝達関数(ＯＴＦ）を変調する光波面変調機能を含み、判定できる範囲を有効に使い被写界深度を拡張することが可能になる構成、機能について説明する。
なお、光波面変調機能は、光学系に光波面変調素子を配置する、または、光学系を形成する光学素子に形成された光波面変調面を含むようにすることにより、持たせることができる。
以下では、光波面変調素子を適用した場合を例に説明する。

この実施形態に係る図１１に示す撮像装置２００Ａは、光学系２１０Ａ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、情報コードを光学系２１０Ａと被写体（情報コード）との距離に応じて的確に高精度で読み取ることが可能に構成されている。

図１１に示す撮像装置２００Ａが、図３の撮像装置２００と異なる点は、光学系２１０Ａの構成と、画像処理装置２３０Ａの機能にあり、図４〜図１０に関連付けて説明した構成および機能は同様にあわせ持つことから、以下では、その相違するＤＥＯＳの部分を中心に説明する。

図１２は、本実施形態に係る光波面変調素子を含む光学系２１０Ａの構成例を模式的に示す図である。

図１２の光学系２１０Ａは、物体側ＯＢＪＳに配置された物体側レンズ２１１と、撮像素子２２０に結像させるための結像レンズ２１２と、物体側レンズ２１１と結像レンズ２１２間に配置され、結像レンズ２１２による撮像素子２２０の受光面への結像の波面を変形させる、たとえば３次元的曲面を有する位相板２１３ａからなる光波面変調素子（波面形成用光学素子）群２１３を有する。

なお、本実施形態においては、位相板を用いた場合について説明したが、本発明の光波面変調素子としては、波面を変形させるものであればどのようなものでもよく、厚みが変化する光学素子（たとえば、上述の３次の位相板）、屈折率が変化する光学素子（たとえば屈折率分布型波面変調レンズ）、レンズ表面へのコーディング等により厚み、屈折率が変化する光学素子（たとえば、波面変調ハイブリッドレンズ、あるいはレンズ面上に形成される位相面として形成される状態）、光の位相分布を変調可能な液晶素子（たとえば、液晶空間位相変調素子）等の光波面変調素子であればよい。
また、本実施形態においては、光波面変調素子である位相板を用いて規則的に分散した画像を形成する場合について説明したが、通常の光学系として用いるレンズで光波面変調素子と同様に規則的に分散した画像を形成できるものを選択した場合には、光波面変調素子を用いずに光学系のみで実現することができる。この際は、後述する位相板に起因する分散に対応するのではなく、光学系に起因する分散に対応することとなる。

図１２の光学系２１０Ａは、光学位相板２１３ａを挿入した例である。
図で示された位相板２１３ａは、光学系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、位相板２１３ａ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２１０Ａ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２３０Ａにおいて行う。

以下、本実施形態のＤＥＯＳの原理、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。

まず、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。

[数２]
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には、次の処理を要する。

[数３]
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。
光学切り替え情報をＫＰｎ，ＫＰｎ−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。

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。

本実施形態においては、図１２に示すように、光学系２１０Ａ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２３０Ａ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。

なお、本実施形態において、分散とは、上述したように、位相板２１３ａ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形成し、位相板２１３ａ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）を形成する現象をいい、像が分散してボケ部分を形成する振る舞いから収差と同様の意味合いが含まれる。したがって、本実施形態においては、収差として説明する場合もある。

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。
以下、この特徴について説明する。

図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、撮像素子２２０の受光面でのスポット像を示している。
図１４（Ａ）は焦点が０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝０．２ｍｍ）、図１４（Ｂ）が合焦点の場合（Ｂｅｓｔ ｆｏｃｕｓ）、図１４（Ｃ）が焦点が−０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−０．２ｍｍ）の各スポット像を示している。
図１４（Ａ）〜（Ｃ）からもわかるように、本実施形態に係る撮像装置２００Ａにおいては、位相板２１３ａを含む波面形成用光学素子群２１３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）が形成される。

このように、本実施形態の撮像装置２００Ａにおいて形成された１次画像ＦＩＭは、深度が非常に深い光束条件にしている。

図１５（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係る撮像レンズ装置により形成される１次画像の変調伝達関数（ＭＴＦ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）について説明するための図であって、図１５（Ａ）は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、図１５（Ｂ）が空間周波数に対するＭＴＦ特性を示している。
本実施形態においては、高精細な最終画像は後段の、たとえばデジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）からなる画像処理装置２３０の補正処理に任せるため、図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、１次画像のＭＴＦは本質的に低い値になっている。

画像処理装置２３０Ａ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、１次画像の空間周波数におけるＭＴＦをいわゆる持ち上げる所定の補正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２３０ＡのＭＴＦ補正処理は、たとえば図１６の曲線Ａで示すように、本質的に低い値になっている１次画像のＭＴＦを、空間周波数をパラメータとしてエッジ強調、クロマ強調等の後処理にて、図１６中曲線Ｂで示す特性に近づく（達する）ような補正を行う。
図１６中曲線Ｂで示す特性は、たとえば本実施形態のように、波面形成用光学素子を用いずに波面を変形させない場合に得られる特性である。
なお、本実施形態における全ての補正は、空間周波数のパラメータによる。

本実施形態においては、図１６に示すように、光学的に得られる空間周波数に対するＭＴＦ特性曲線Ａに対して、最終的に実現したいＭＴＦ特性曲線Ｂを達成するためには、それぞれの空間周波数に対し、図１７に示すようにエッジ強調等の強弱を付け、元の画像（１次画像）に対して補正をかける。
たとえば、図１６のＭＴＦ特性の場合、空間周波数に対するエッジ強調の曲線は、図１７に示すようになる。

すなわち、空間周波数の所定帯域内における低周波数側および高周波数側でエッジ強調を弱くし、中間周波数領域においてエッジ強調を強くして補正を行うことにより、所望のＭＴＦ特性曲線Ｂを仮想的に実現する。

このように、実施形態に係る撮像装置２００Ａは、基本的に、１次画像を形成する光学系２１０Ａ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２３０Ａからなり、光学系システムの中に、波面成形用の光学素子を新たに設けるか、またはガラス、プラスチックなどのような光学素子の面を波面成形用に成形したものを設けることにより、結像の波面を変形（変調）し、そのような波面をＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる撮像素子２２０の撮像面（受光面）に結像させ、その結像１次画像を、画像処理装置２３０Ａを通して高精細画像を得る画像形成システムである。
本実施形態では、撮像素子２２０による１次画像は深度が非常に深い光束条件にしている。そのために、１次画像のＭＴＦは本質的に低い値になっており、そのＭＴＦの補正を画像処理装置２３０Ａで行う。

ここで、本実施形態における撮像装置２００Ａにおける結像のプロセスを、波動光学的に考察する。
物点の１点から発散された球面波は結像光学系を通過後、収斂波となる。そのとき、結像光学系が理想光学系でなければ収差が発生する。波面は球面でなく複雑な形状となる。幾何光学と波動光学の間を取り持つのが波面光学であり、波面の現象を取り扱う場合に便利である。
結像面における波動光学的ＭＴＦを扱うとき、結像光学系の射出瞳位置における波面情報が重要となる。
ＭＴＦの計算は結像点における波動光学的強度分布のフーリエ変換で求まる。その波動光学的強度分布は波動光学的振幅分布を２乗して得られるが、その波動光学的振幅分布は射出瞳における瞳関数のフーリエ変換から求まる。
さらにその瞳関数はまさに射出瞳位置における波面情報（波面収差）そのものからであることから、その光学系２１０Ａを通して波面収差が厳密に数値計算できればＭＴＦが計算できることになる。

したがって、所定の手法によって射出瞳位置での波面情報に手を加えれば、任意に結像面におけるＭＴＦ値は変更可能である。
本実施形態においても、波面の形状変化を波面形成用光学素子で行うのが主であるが、まさにｐｈａｓｅ（位相、光線に沿った光路長）に増減を設けて目的の波面形成を行っている。
そして、目的の波面形成を行えば、射出瞳からの射出光束は、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示す幾何光学的なスポット像からわかるように、光線の密な部分と疎の部分から形成される。
この光束状態のＭＴＦは空間周波数の低いところでは低い値を示し、空間周波数の高いところまでは何とか解像力は維持している特徴を示している。
すなわち、この低いＭＴＦ値（または、幾何光学的にはこのようなスポット像の状態）であれば、エリアジングの現象を発生させないことになる。
つまり、ローパスフィルタが必要ないのである。
そして、後段のＤＳＰ等からなる画像処理装置２３０ＡでＭＴＦ値を低くしている原因のフレアー的画像を除去すれば良いのである。それによってＭＴＦ値は著しく向上する。

次に、本実施形態および従来光学系のＭＴＦのレスポンスについて考察する。

図１８は、一般的な光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンス（応答）を示す図である。
図１９は、光波面変調素子を有する本実施形態の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンスを示す図である。
また、図２０は、本実施形態に係る撮像装置のデータ復元後のＭＴＦのレスポンスを示す図である。

図からもわかるように、光波面変調素子を有する光学系の場合、物体が焦点位置から外れた場合でもＭＴＦのレスポンスの変化が光波面変調素子を挿入してない光学系よりも少なくなる。
この光学系によって結像された画像は、コンボリューションフィルタによる処理を行うことによって、ＭＴＦのレスポンスが向上する。

図１９に示した、位相板を持つ光学系のＯＴＦの絶対値（ＭＴＦ）はナイキスト周波数において０．１以上であることが好ましい。
なぜなら、図２０に示した復元後のＯＴＦを達成するためには復元フィルタでゲインを上げることになるが、センサのノイズも同時に上げることになる。そのため、ナイキスト周波数付近の高周波ではできるたけゲインを上げずに復元を行うことが好ましい。
通常の光学系の場合、ナイキスト周波数でのＭＴＦが０．１以上あれば解像する。
したがって、復元前のＭＴＦが０．１以上あれば復元フィルタでナイキスト周波数でのゲインを上げずに済む。復元前のＭＴＦが０．１未満であると、復元画像がノイズの影響を大きく受けた画像になるため好ましくない。

次に、画像処理装置２３０Ａのボケ画像復元処理について説明する。
図２１は、一般的な光学系のベストフォーカス（ＢｅｓｔＦｏｒｃｕｓ）位置でのＭＴＦ（Modulation Transfer Function：振幅伝達関数）特性図である。
図２２は、本実施形態の光学系のＭＴＦ特性を示す図である。

本実施形態の光学系２１０Ａを通過して撮像素子２２０で得られた撮像画像はボケているため中域〜高域にかけてＭＴＦが低下している。このＭＴＦを演算によって上昇させる。レンズ単体の振幅特性であるＭＴＦに対し、画像処理を含めたトータルの振幅特性はＳＦＲ（Spatial Frequency Response）と呼ばれている。
ボケ画像を発生させるＰＳＦの周波数特性がＭＴＦであるので、これから所望のＳＦＲ特性まで引き上げるゲイン特性に設計してできたものがボケ復元フィルタである。どの程度のゲインにするかはノイズや偽像とのバランスで決めていく。

このボケ復元フィルタを元画像にデジタルフィルタリングする方法は、画像をフーリエ変換し周波数領域でフィルタと周波数毎に積を取る方法と、空間領域でコンボリューション（Convolution）演算（畳み込み演算）を行なう方法がある。ここでは後者での実現方法を説明する。コンボリューション演算は下記の式で表される。

ただし、ｆはフィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）カーネルを示している（ここでは計算を容易にするために１８０度回転済みのものを使用している）。
また、Ａは元画像、Ｂはフィルタリングされた画像（ボケ復元画像）を示している。
この式から分かる通り、ｆを画像に重ねて各タップ同士の積和した結果をその重ねた中心座標の値とすることである。

次に、図２３（Ａ）〜（Ｃ）に関連付けて３＊３のフィルタを例に挙げ具体的に説明する。
図２３（Ａ）の復元フィルタ（既に１８０度回転済み）を図２３（Ｂ）に示すボケ画像のＡ(i,j)上にフィルタの中心ｆ(0,0)を重ね、各タップ同士の積をとりこの９個の総和値を図２３（Ｃ)に示すボケ復元画像のＢ(i,j)とする。
(i,j)を画像全体に渡ってスキャンすると新たなＢ画像が生成される。これがデジタルフィルタである。ここではフィルタがボケ復元目的であるので、この処理を行なうことでボケ復元処理を実施することができる。

次に、画像処理装置２３０Ａの構成および処理について説明する。
図２４は、本実施形態に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。

画像処理装置２３０Ａは、図２４に示すように、生（ＲＡＷ）バッファメモリ２３１、二次元コンボリューション演算部２３２、記憶手段としてのカーネルデータ格納ＲＯＭ２３３、およびコンボリューション制御部２３４を有する。

コンボリューション制御部２３４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２４０により制御される。

また、カーネルデータ格納ＲＯＭ２３３には、図２５に示すように予め用意されたそれぞれの光学系の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２４０によって予め設定された距離情報に応じてフィルタ処理に用いるカーネルデータを、コンボリューション制御部２３４を通じて選択的に制御する。

また、図２５の例では、カーネルデータＡは距離情報が１２５ｍｍ、カーネルデータＢは距離情報が１００ｍｍ、カーネルデータＣは距離情報が８８ｍｍに対応したデータとなっている。

図２６は、制御装置２４０の距離情報により切り替え処理のフローチャートである。
まず、距離情報が設定されコンボリューション制御部２３４に供給される（ＳＴ１０１）。
コンボリューション制御部２３４においては、供給された情報から、カーネルサイズ、数値演算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、二次元コンボリューション演算部２３２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制御装置２４０に転送される（ＳＴ１０３）。

以下に画像処理装置２３０Ａの信号処理装置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。

図２７は、信号処理装置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２７の例は取得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。

距離情報を設定し、コンボリューション制御部２３４を通じてカーネルデータを選択制御する。二次元コンボリューション演算部２３２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２８は、信号処理装置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２８の例は、信号処理装置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距離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。

距離情報を設定し、コンボリューション制御部２３４を通じてカーネルデータを選択制御する。
二次元コンボリューション演算部２３２においては、前記ノイズ低減フィルタ処理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復元フィルタ処理）ＳＴ３を施す。
再度ノイズ低減フィルタ処理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、再度のノイズ低減フィルタ処理ＳＴ４は省略することも可能である。

図２９は、信号処理装置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２９の例は、距離情報に応じた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。

距離情報を設定し、コンボリューション制御部２３４を通じてカーネルデータを選択制御する。
二次元コンボリューション演算部２３２は、ノイズ低減フィルタ処理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。
再度ノイズ低減フィルタ処理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、ノイズ低減フィルタ処理ＳＴ１１、ＳＴ１４は、いずれか一方のみでもよい。

図３０は、信号処理装置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３０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距離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。
なお、再度のノイズ低減フィルタ処理ＳＴ２４は省略することも可能である。
情報コードの種類(特性)を取得し、コンボリューション制御部２３４を通じてカーネルデータを選択制御する。
二次元コンボリューション演算部２３２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、距離情報に応じたノイズ低減フィルタ処理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、ノイズ低減フィルタ処理ＳＴ２１は省略することも可能である。
以上説明した各フィルタの選択方法は、モノクロの情報コード読み取りにおいても有効である。

以上は情報コードの種類(特性)情報に応じて二次元コンボリューション演算部２３２においてフィルタ処理を行う例を説明したが、たとえば情報コードおよび被写体距離情報により、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３１（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態に係る図１１の撮像装置を有する情報コード読取装置１００により、光学系と被写体である情報コードとの距離が１２５ｍｍ、１００ｍｍ、８８ｍｍの場合の画像復元フィルタ処理前後の画像を示す図である。
この例では、１２５ｍｍ画像に最もピントが合うような構成となっているが、これは一例であり、これに限定されるものではない。
本実施形態の情報コード読取装置１００によれば、図３１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ボケた画像データを撮像したとしても、距離に応じた画像復元フィルタを用いることにより、デコード可否判定でデコード可となるように、図１０（Ａ）〜（Ｃ）の場合よりさらに良好な復元処理を行うことが可能である。
特に、図３１（Ｃ）に示すように、ボケ方の最たる光学系と被写体である情報コードとの距離が場合の画像復元フィルタ処理後の画像においてもデコード可否判定でデコード可となるように、図１０（Ｃ）の場合より、細かいピッチにおいて良好となることから、さらに良好な復元処理を行うことが可能である。

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波面変調素子を含む光学系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２３０と、画像処理装置２３０においてフィルタ処理を受けた信号を受けて、フィルタリングが行われた画像データに対して情報コードのデコード可否判定を行うデコード機能と、画像処理装置２３０のフィルタ処理機能に複数の画像復元フィルタで画像データをフィルタリングさせ、デコード機能においてデコード可否判定で可となった結果をデコードデータと判定する判定機能とを含む制御装置２４０とを有することから、情報コードのデコードの成功率を高めることができ、ひいてはデコードの信頼性の向上を図ることができる。

また、制御装置２４０の判定機能において、たとえば同一の情報コードに対して所定の回数画像データの取得を行い、デコード機能においてデコード可否判定で一定割合回数以上可となった場合に、最終的なデコード結果として採用するように構成することで、デコードのさらなる信頼性の向上を図ることができる。

また、制御装置２４０の判定機能において、たとえばデコード可否判定で可となる結果が得られた画像復元フィルタの種類を記憶しておき、次回の情報コード読み取りにおいてデコード可否判定を行う際に、記憶しておいた種類の復元フィルタを優先的に用いるように構成することにより、より的確にかつ高速に、しかも品質高く情報コードの読み取り行うことが可能となる。

また、制御装置２４０の判定機能において、たとえばデコード可否判定において、複数の復元フィルタのフィルタゲインの高低に応じてデコード可否判定のノイズ判断も連動させるように構成することにより、デフォーカスの大きな距離でもコントラストを高めることができつつ、ノイズ判定にも引っ掛からずデコード判定範囲を広げることが可能になる。

また、本実施形態においては、結像レンズ２１２による撮像素子２２０の受光面への結像の波面を変形させる波面形成用光学素子を有する撮像レンズ系と、撮像素子２２０による１次画像ＦＩＭを受けて、１次画像の空間周波数におけるＭＴＦをいわゆる持ち上げる所定の補正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２３０Ａとを有することから、高精細な画質を得ることが可能となるという利点がある。
また、光学系２１０Ａ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。

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。

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。

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。

なお、本実施形態において、光学系の波面形成用光学素子を絞りより物体側レンズよりに配置した例を示したが、絞りと同一あるいは絞りより結像レンズ側に配置しても前記と同様の作用効果を得ることができる。

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。 情報コードの例を示す図である。 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。 フィルタゲインとＭＴＦのＲＭＳとの関係を示す図である。 フィルタゲインを高くするとＭＴＦを高くすることができるが、これに伴いノイズ量も多くなることを示す図である。 本実施形態に係る制御装置における読み取られた情報コードのデコード判定処理の基本的な処理を説明するためのフローチャートである。 デコード可否判定で一定割合回数以上可となった場合に、最終的なデコード結果とする処理を示すフローチャートである。 記憶しておいた種類の復元フィルタを優先的に用いる処理を示すフローチャートである。 本実施形態に係るフィルタ処理前後のノイズ判定閾値ＮＶＴＨとノイズレベルＮＬＶＬとの関係を示す図である。 本実施形態に係る情報コード読取装置により、光学系と被写体である情報コードとの距離が１２５ｍｍ、１００ｍｍ、８８ｍｍの場合の画像復元フィルタ処理前後の画像を示す図である。 本実施形態に係る光波面変調素子を含む光学系を有する撮像装置の構成例を示すブロック図である。 本実施形態に係る光波面変調素子を含む光学系２１０Ａの構成例を模式的に示す図である。 ＤＥＯＳの原理を説明するための図である。 本実施形態に係る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。 本実施形態に係る撮像素子により形成される１次画像のＭＴＦについて説明するための図であって、（Ａ）は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、（Ｂ）が空間周波数に対するＭＴＦ特性を示している。 本実施形態に係る画像処理装置におけるＭＴＦ補正処理を説明するための図である。 本実施形態に係る画像処理装置におけるＭＴＦ補正処理を具体的に説明するための図である。 一般的な光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンス（応答）を示す図である。 光波面変調素子を有する本実施形態の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンスを示す図である。 本実施形態に係る撮像装置のデータ復元後のＭＴＦのレスポンスを示す図である。 一般的な光学系のベストフォーカス（Ｂｅｓｔ Ｆｏｒｃｕｓ）位置でのＭＴＦ（Modulation Transfer Function 振幅伝達関数）特性図である。 本実施形態の光学系のＭＴＦ特性を示す図である。 本実施形態におけるボケ復元処理の説明図である。 本実施形態に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 カーネルデータＲＯＭの格納データの一例を示す図である。 距離情報に応じた画像処理の概要を示すフローチャートである。 信号処理装置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。 信号処理装置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。 信号処理装置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。 信号処理装置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。 本実施形態に係る図１１の撮像装置を有する情報コード読取装置１００により、光学系と被写体である情報コードとの距離が１２５ｍｍ、１００ｍｍ、８８ｍｍの場合の画像復元フィルタ処理前後の画像を示す図である。 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３２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

１００・・・情報コード読取装置、１２１・・・情報コード、２００・・・撮像装置、２１０，２１０Ａ・・・光学系、２２０・・・撮像素子、２３０，２３０Ａ・・・画像処理装置、２４０・・・制御装置、２１１・・・物体側レンズ、２１２・・・結像レンズ、２１３・・・波面形成用光学素子、２１３ａ・・・位相板（光波面変調素子）、２３２・・・二次元コンボリューション演算部、２３３・・・カーネルデータＲＯＭ、２３４・・・コンボリューション制御部。

Claims (10)

1. 光学系と、
   前記光学系を通した被写体である情報コードの像を撮像する撮像素子と、
   前記光学系と被写体との距離に応じた複数の点広がり関数（ＰＳＦ）毎に予め用意した複数の画像復元フィルタと、
   前記撮像素子から出力される画像データに対して前記画像復元フィルタによるフィルタリングを行うフィルタ手段と、
   前記フィルタリングが行われた画像データに対して前記情報コードのデコード可否判定を含むデコード手段と、を有し、
   前記フィルタ手段に前記複数の画像復元フィルタで前記画像データをフィルタリングさせ、前記デコード手段においてデコード可否判定で可となった結果をデコードデータとして出力する
   情報コード読取装置。
2. 同一の情報コードに対して所定回数の画像取得を行い、前記デコード可否判定で一定割合回数以上可となった場合に、最終的なデコード結果として採用する
   請求項１に記載の情報コード読取装置。
3. 前記デコード可否判定で可となる結果が得られた前記復元フィルタの種類を記憶しておき、次回の情報コード読み取りにおいて前記デコード可否判定を行う際に、当該記憶しておいた種類の復元フィルタを優先的に用いる
   請求項１または２に記載の情報コード読取装置。
4. 前記光学系は、
   光学的伝達関数(ＯＴＦ）を変調する光波面変調機能を含む
   請求項１から３のいずれか一に記載の情報コード読取装置。
5. 前記光学系は、
   光波面変調素子、または、当該光学系を形成する光学素子に形成された光波面変調面を含む
   請求項４に記載の情報コード読取装置。
6. 前記復元フィルタが格納される記憶手段を有し、
   前記光学系の個体毎または要求される前記光学系と被写体との距離毎に前記復元フィルタの値を変更可能である
   請求項１から５のいずれか一に記載の情報コード読取装置。
7. 前記複数の復元フィルタは下記に示すフィルタゲインＦＧの値が略等しくなるようにＷｉｅｎｅｒフィルタの係数を変えて生成された
   請求項１から６のいずれか一に記載の情報コード読取装置。
   ＦＧ ＝ （１／ａ＊ΣΣfilt(u,v)＾２）＾０.５
   ａはフィルタの全要素数
8. 前記複数の復元フィルタは、
   前記光学系のピントの中心となる被写体距離に応じたものに比べて、当該ピントの中心から離れた被写体距離に応じたものになるほどフィルタゲインが高く設定されている
   請求項１から７のいずれか一に記載の情報コード読取装置。
9. 前記複数の復元フィルタの前記フィルタゲインの高低に応じて前記デコード可否判定のノイズ判断も連動させる
   請求項８に記載の情報コード読取装置。
10. 光学系を通した被写体である情報コードの像を撮像素子で撮像して当該情報コードを読み取る情報コード読取方法であって、
    前記光学系と被写体との距離に応じた複数の点広がり関数（ＰＳＦ）毎に予め用意した複数の画像復元フィルタで前記撮像素子から出力される画像データに対してフィルタリングを行い、
    前記フィルタリングが行われた画像データに対して前記情報コードのデコード可否判定を行い、
    前記デコード可否判定で可となった結果をデコードデータとして採用する
    情報コード読取方法。