信息讀取用攝像裝置的制作方法

專利名稱：信息讀取用攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于從對象物讀取信息的信息讀取用攝像裝置。
背景技術：
為了讀取印刷在紙等介質(zhì)上的信息而使用攝像裝置。圖1和圖2是表示讀取印刷 在紙等介質(zhì)上的條形碼等信息的攝像裝置11的光學系統(tǒng)的結構的圖。 如圖1和圖2所示，攝像裝置11具有光圈12、透鏡13(或透鏡模塊16)、以及圖像 傳感器14。 由攝影對象物15反射的光由光圈12限制其光路后，通過透鏡13被圖像傳感器14 接收。 在利用攝像裝置11讀取印刷在介質(zhì)上的信息時，調(diào)整透鏡13與圖像傳感器14的 距離，使成像面與圖像傳感器14的表面對齊，由此獲取鮮明的圖像。 但是，存在鮮明的圖像的信息量較多，相反，因介質(zhì)表面的凹凸等形成的信號的變 化作為噪聲疊加在本來的圖像信號上的問題。 圖3 (A) 、 (B)是表示攝影對象物15的一例的圖。在利用攝像裝置11讀取印刷在圖 3(A)所示的紙等上的圖像時，導致因紙面的細小凹凸形成的信號的變化作為噪聲疊加在本 來的圖像信號上。 在讀取圖3(B)所示的手掌內(nèi)部的靜脈時，導致來自靜脈周圍的活體組織的散射 光作為噪聲疊加在本來的圖像信號上，因此需要實施低通濾波(LPF)處理等的運算來去除 噪聲。 圖4(A)表示疊加了攝影對象物的任意線條(例如圖3(A)中的線條A)的噪聲的
圖像信號，圖4(B)表示通過低通濾波(LPF)處理去除了該噪聲后的圖像信號。 圖5是表示以往的攝像裝置的圖像傳感器14的輸出的圖。圖5表示針對攝影對
象物體上的任意一點的、圖像傳感器14的任意像素的輸出信號的電平分布(點像分布)，由
于能夠獲得鮮明的圖像的成像面與傳感器面對齊，所以輸出信號的電平分布實質(zhì)上成為集
中于一個像素(中心像素)的波形。 如上所述，由攝像裝置ll獲取的圖像越鮮明，根據(jù)介質(zhì)表面的凹凸等，高頻的噪 聲越疊加在圖像信號上。 因此，以往對從圖像傳感器14輸出的圖像信號實施低通濾波處理的運算，去除高 頻的噪聲。 圖6(A) 、 (B)是表示在低通濾波處理中使用的高斯濾波器和移動平均濾波器的運 算矩陣的圖。 說明圖6(A)中的3X3的運算矩陣的情況，關注像素Q(a、b)是將下面的值相加計 算得到的，所述值包括將左上部的獲取像素P(a-l、 b+l)乘以"O. 063"得到的值；將獲取 像素P(a-l、b+l)的上一個獲取像素P(a、b+l)乘以"O. 125"得到的值；將右上部的獲取像 素P(a+l、b+l)乘以"O. 063"得到的值；將左側相鄰的獲取像素P(a-l、b)乘以"O. 125"得到的值；將獲取像素P(a、b)乘以"O. 25"得到的值；將右側相鄰的獲取像素P(a+l、b)乘以 "0. 125"得到的值；將左下部的獲取像素P(a-l、 b-l)乘以"O. 063"得到的值；將獲取像素 P(a-l、b-l)的下一個獲取像素P(a、b-l)乘以"O. 125"得到的值；以及將右下部的獲取像 素P(a+l、b-l)乘以"O. 063"得到的值。 通過對各個像素進行上述的運算，能夠獲得實施了高斯濾波處理的圖像信號。
圖6(B)中的運算矩陣也同樣，通過對關注像素及其周邊的像素乘以圖6(B)所示 的運算矩陣的值，能夠獲得實施了移動平均濾波處理的圖像信號。 但是，使用了上述的運算矩陣的低通濾波處理，需要針對由攝像裝置讀取的全部 像素進行運算矩陣的要素數(shù)量(例如，如果是3X3的矩陣則進行9次)的運算，在像素數(shù) 較多時，存在圖像處理的處理時間變長的問題。 專利文獻1記載了以下內(nèi)容，在CCD攝像元件的前面設置光透射率變化的濾波單 元，根據(jù)照射到CCD攝像元件的攝像面上的影像光的電平來控制濾波單元。記載了將透射 式液晶面板用作濾波單元的情況。 專利文獻2記載了以下內(nèi)容，在電子照相機的光反應元件的前方配置排列有多個 能夠控制光透射率的濾波元件的濾波面板，使濾波面板任意部位的濾波元件的光透射率降 低，由此去除攝影對象物的高亮度部的影響。記載了濾波面板由多個液晶顯示元件構成的 情況。 專利文獻3記載了以下內(nèi)容，將入射的一個畫面的光分割成n個，將分割后的各個 光n倍放大，然后通過CCD將得到的光轉換成電信號，并將轉換后的信號恢復成一個畫面的信號。 專利文獻2中記載了使液晶顯示元件的光透射率部分變化的情況，但是，其目的 是為了防止由于攝影對象物的高亮度部位而導致CCD攝像元件發(fā)生飽和。
專利文獻1日本特開平6-70225號公報
專利文獻2日本特開平9-51484號公報
專利文獻3日本特許第3150502號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是在信息讀取用攝像裝置中，縮短圖像處理的處理時間，對圖像實 施期望的濾波處理。 本發(fā)明的信息讀取用攝像裝置具有透射式空間光調(diào)制元件，其對通過光圈而限 制了光的入射范圍的入射光賦予根據(jù)位置而不同的透射率特性；控制部，其對所述透射式 空間光調(diào)制元件的透射率特性進行控制；透鏡；以及圖像傳感器。調(diào)整所述透鏡與所述圖 像傳感器的距離，以使所述透鏡的成像位置處于所述圖像傳感器的感光面的前方或內(nèi)側， 通過所述透射式空間光調(diào)制元件，使得被賦予了根據(jù)位置而不同的透射率特性的光在所述 感光面上擴散到預定范圍。 根據(jù)該信息讀取用攝像裝置，能夠縮短圖像處理的處理時間，同時能夠?qū)D像光 學地實施期望的低通濾波處理。 根據(jù)本發(fā)明，能夠縮短信息讀取用攝像裝置中的圖像處理的處理時間，同時能夠 對圖像光學地實施期望的低通濾波處理。并且，能夠縮短圖像處理的處理時間，因此，例如能夠使用處理速度較慢的廉價的CPU等，從而降低裝置的成本。


圖1是表示攝像光學系統(tǒng)的結構的圖。
圖2是表示攝像光學系統(tǒng)的其他結構的圖。
圖3是表示攝影對象物的一例的圖。 圖4是表示被疊加了噪聲的圖像信號和LPF處理后的圖像信號的圖。 圖5是表示以往的攝像裝置的圖像傳感器的輸出的圖。 圖6是表示高斯濾波器和移動平均濾波器的運算矩陣的圖。 圖7是表示第1實施方式的攝像裝置的結構的圖。 圖8是表示第2實施方式的攝像裝置的結構的圖。 圖9是表示第3實施方式的攝像裝置的結構的圖。 圖10是表示液晶面板的接通/斷開模式以及接通時間的圖。 圖11是液晶面板的占空比(duty)控制處理的流程圖。 圖12是表示圖像傳感器的曝光量的圖。 圖13是表示進行灰度控制時的液晶面板的驅(qū)動狀態(tài)的圖。 圖14是實施方式的動作說明圖。 圖15是表示圖像傳感器的任意像素列的入射光量的圖。 圖16是表示液晶面板的接通時間與圖像傳感器的能量分布的圖。 圖17是第4實施方式的液晶面板的驅(qū)動方法的說明圖。 圖18是表示圖像傳感器的曝光量的圖。 圖19是表示奇異點去除濾波器的運算矩陣的圖。 標號說明 21、31、41信息讀取用攝像裝置；22液晶面板；23控制部;24、32、33、34、35透鏡; 25圖像傳感器；26成像面；27攝影對象物；36透鏡模塊。
具體實施例方式
以下，說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖7是表示第1實施方式的信息讀取用攝像 裝置21的結構的圖。以下說明的各實施方式的信息讀取用攝像裝置能夠用于讀取一維或 二維條形碼的條形碼讀取器、讀取指紋和靜脈等的活體認證裝置等。 信息讀取用攝像裝置21具有透射式液晶面板(透射式液晶裝置)22、對液晶面板 22的各像素的接通時間和斷開時間進行控制的控制部23、透鏡24、圖像傳感器25。將透射 式液晶面板22用作透射式空間光調(diào)制元件(SLM:Spatial Light Modulator :空間光調(diào)制 器)。 透射式液晶面板(以下，稱作液晶面板)22具有光圈部22a和濾波部22b，光圈部 22a對來自攝影對象物27的光的入射范圍進行限制，濾波部22b對被光圈部22a限制了入 射范圍的入射光賦予根據(jù)位置而不同的透射特性。 光圈部22a可以使液晶面板22周圍的像素處于斷開狀態(tài)而遮蔽光，也可以通過金 屬、樹脂等的遮蔽板覆蓋液晶面板22的外周部。此外，還可以構造為，使光圈部22a與液晶面板22為不同的部件，并在光圈的開口部插入液晶面板22。 控制部23由CPU等構成，其對液晶面板22的各個像素(液晶顯示元件)的接通 時間和斷開時間進行控制，實現(xiàn)具有根據(jù)位置而不同的透射率特性的光學濾波器。
對圖像傳感器25進行配置，以使其感光面位于透鏡24的成像面(成像位置)26 的內(nèi)側(從透鏡24觀察)。 在圖7中，來自攝影對象物27的光擴散著入射到液晶面板22上。對于攝影對象 物27的各點的具有寬度的光(把其稱為光束)，其入射到透鏡24的光的范圍被光圈部22a 限制。并且，當入射范圍受到了光圈部22a的限制的光通過濾波部22b時，濾波部22b對入 射光賦予根據(jù)位置而不同的透射率特性，因此，成為光量從光束的中心朝向外側按照期望 的特性(例如，高斯分布)連續(xù)變化的光。 該光束在成像面26成像后朝圖像傳感器25的感光面擴散，成為在感光面具有預 定范圍的擴散的像。這是因為對透鏡24與圖像傳感器25的距離進行調(diào)整，以使成像面26 位于圖像傳感器25的感光面的內(nèi)側(或者前方側)。圖像傳感器25的感光面上的像向多 個像素擴散，例如向直徑3像素擴散。 該像的擴散的大小與低通濾波器的運算矩陣的大小對應，例如能夠用所述直徑3 像素的光量分布來替換圖6 (A)所示的3 X 3高斯濾波器的運算。這里，直徑3像素可以替代 3X3圓形對稱運算矩陣，例如高斯濾波器。但是，為了替代任何類別的包括圓形對稱運算矩 陣(諸如移動平均運算矩陣)的3X3運算矩陣，希望的是直徑4.5個像素，即，優(yōu)選的是， 3x3矩陣的外接圓直徑是4. 5個像素。擴展到該外接圓的光與利用SLM的可變透射濾波器 的組合可以替代任何類別的3X 3運算矩陣。同樣地，為了替換7X 7、9X9這樣尺寸較大的 LPF運算，所述光量分布分別為直徑7像素、9像素。期望的是，光量分布的大小是與7X7、 9X9的矩陣的外切圓直徑對應的10或13像素。 在上述的第一實施方式中，通過控制液晶面板22的各像素的接通時間、斷開時 間，使液晶面板22具有根據(jù)位置而不同的透射率特性。并且，通過調(diào)整以使透鏡24的成像 面26位于圖像傳感器25的感光面的內(nèi)側(或者前方側)，圖像傳感器25的各像素的輸出 特性能夠以各像素為中心具有期望的光量分布。即，通過使液晶面板22的透射率特性為低 通濾波器的特性，能夠?qū)D像傳感器25的輸出信號光學地實施低通濾波處理。
因此，不需要像以往那樣對圖像傳感器25的輸出信號實施低通濾波器運算，因 此，能夠大大縮短圖像處理的處理時間。由于能夠縮短圖像的處理時間，因此，需要實時處 理的條形碼讀取器和活體認證裝置能夠使用處理速度較慢的廉價的CPU等。由此，能夠降 低裝置的成本。 此外，通過改變液晶面板22的接通時間、斷開時間，或者通過灰度控制來變更透 射率特性，能夠得到任意的低通濾波特性。 此外，第一實施方式能夠?qū)σ壕姘?2的濾波特性進行實時控制，因此，能夠通 過對同一攝影對象物27多次攝影來實施各個不同特性的低通濾波處理，能夠進行更高精 度的信號處理?；蛘?，能夠使液晶面板22的全部像素成為接通狀態(tài)，取得實施了移動平均 濾波的圖像。 圖8是表示第2實施方式的信息讀取用攝像裝置31的結構的圖。該第2實施方 式是在從透鏡朝向圖像傳感器25的光與光軸平行的像側遠心光學系統(tǒng)中，把成像面26設
6定成位于圖像傳感器25的前方側(在圖8中，圖像傳感器25的垂直方向上側)時的示例。
第2實施方式的信息讀取用攝像裝置31的光學系統(tǒng)具有由透鏡32、33、34、35和 液晶面板22構成的透鏡模塊36。 第2實施方式的信息讀取用攝像裝置31的光學系統(tǒng)由多個透鏡構成，入射到圖像 傳感器25的光與光軸平行，除此之外與第1實施方式相同。 第二實施方式的信息讀取用攝像裝置31也對圖像傳感器25進行配置，以使透鏡 35的成像面26處于圖像傳感器25的感光面的前方側(圖8的圖像傳感器25的垂直上方 向)。由此，攝影對象物27的各點的反射光在圖像傳感器25的感光面的一定范圍內(nèi)擴散， 并且，圖像傳感器25的各像素的入射光量由液晶面板22的透射率特性來限定。
根據(jù)該第二實施方式，與第一實施方式相同，通過對液晶面板22的各個像素的接 通時間、斷開時間進行控制，能夠?qū)碜詳z影對象物27的光光學地實施低通濾波處理。因 此，不需要對圖像傳感器25的輸出信號進行低通濾波器運算，因此，能夠縮短圖像處理的 處理時間。此外，通過改變液晶面板22的各像素的接通時間、斷開時間而變更透射率特性， 能夠光學地實現(xiàn)任意特性的低通濾波器。 此外，第二實施方式的光學系統(tǒng)是像側遠心光學系統(tǒng)，因此，在改變透鏡35和圖
像傳感器25的距離來調(diào)整圖像傳感器25上的像的擴散時，即，在調(diào)整低通濾波器的強度
(噪聲去除電平的大小)時，圖像傳感器25的輸出圖像的大小不發(fā)生變化。因此，還具有能
夠使圖像尺寸恒定來單獨地只調(diào)整低通濾波器的強度的效果。 圖9是表示第3實施方式的信息讀取用攝像裝置41的結構的圖。 第3實施方式基本上與第2實施方式相同，不同之處是使成像面26位于圖像傳感
器25的內(nèi)側(從透鏡35觀察)。 該第三實施方式與上述第二實施方式相同，能夠?qū)θ肷涞綀D像傳感器25的光光 學地實施低通濾波處理。因此，不需要進行低通濾波運算，能夠縮短圖像處理需要的時間。
圖10是表示對液晶面板22的各像素的接通時間和斷開時間進行控制時的接通/ 斷開模式和接通時間的圖。下面，以液晶面板22具有6X6的像素的情況為例進行說明。
在此例中，為了使液晶面板22的透射率特性為高斯分布，定義了 4種接通/斷開 模式。 圖10所示的接通/斷開模式(a)是使全部像素為接通狀態(tài)的驅(qū)動模式。在該接 通/斷開模式(a)中，在時間0《t < tl期間驅(qū)動液晶面板22。時間tl例如是全部曝光 時間的1/6。 接通/斷開模式(b)是使四個角的像素為斷開狀態(tài)、使中央部的像素為接通狀態(tài) 的驅(qū)動模式。在該接通/斷開模式(b)中，在時間tl《t < t2期間驅(qū)動液晶面板22。時 間t2例如是全部曝光時間的3/6。 接通/斷開模式(c)是比接通/斷開模式(b)進一步使周圍部的像素為斷開狀態(tài) 的驅(qū)動模式。在該接通/斷開模式(c)中，在時間t2《t < t3期間驅(qū)動液晶面板22。時 間t3例如是全部曝光時間的5/6。 接通/斷開模式(d)是使中央部的4個像素為接通狀態(tài)、使其它像素為斷開狀態(tài) 的驅(qū)動模式。在該接通/斷開模式(d)中，在時間t3《t < t4期間驅(qū)動液晶面板22。
通過在上述的接通/斷開模式中預先確定的時間內(nèi)驅(qū)動液晶面板22，可得到圖10所示的高斯分布的接通時間(接通時間與全部曝光時間的比)的特性。圖10的接通時間 的特性的縱軸表示使液晶面板22的中心像素的接通時間為百分之百時的各個像素的接通 時間的比率。 圖10表示液晶面板22的接通/斷開模式的一例。用于控制液晶面板22的接通 時間、斷開時間的模式不限于上述4種模式。液晶面板22的像素數(shù)也可以是除6X6像素 以外的任意像素數(shù)。實際上，使用幾百X幾百像素的液晶面板22，接通/斷開模式也有幾 十種，由此能夠?qū)崿F(xiàn)具有任意斜率的低通濾波器。 接著，參照圖11的流程圖說明使用上述接通/斷開模式對液晶面板22進行占空 比(duty)控制的情況。 開始曝光(圖11、Sll)，在時間0《t〈tl期間，通過接通/斷開模式(a)來驅(qū) 動液晶面板22(S12)。 從曝光開始的時間t到達tl之后，將液晶面板22的驅(qū)動模式切換為接通/斷開 模式(b) (S13)。然后，在時間t1《t < t2期間，通過接通/斷開模式(b)來驅(qū)動液晶面板 22(S14)。 從曝光開始的時間t到達t2之后，將液晶面板22的驅(qū)動模式切換為接通/斷開 模式(c)(S 15)。然后，在時間t2《t〈t3期間，通過接通/斷開模式(c)來驅(qū)動液晶面 板22(S16)。 從曝光開始的時間t到達t3之后，將液晶面板22的驅(qū)動模式切換為接通/斷開 模式(d) (S17)。然后，在時間t3《t < t4期間，通過接通/斷開模式(d)來驅(qū)動液晶面板 22 (S18)。從曝光開始的時間t達到t4之后，結束曝光(S19)。 通過上述的占空比控制，作為液晶面板22的各像素的接通時間，得到圖IO所示的 特性。成為液晶面板22的中央像素的接通時間最長，越往周圍去則接通時間越短的特性。
通過占空比控制以使配置在光圈的開口部上的液晶面板22成為圖10所示的接通 時間特性，攝影對象物27的各點的光束通過液晶面板22時被賦予了高斯分布的特性。其 結果是，如圖12所示，成為在圖像傳感器25的任意的關注點上，中心像素的光量最多，其周 圍的像素的光量逐漸變少的特性，即，高斯分布的特性。針對圖像傳感器25的各個像素得 到這樣的光量分布，因此能夠?qū)D像傳感器25的入射光光學地實施高斯分布的低通濾波 處理。 在上述的實施方式中，對液晶面板22的各個像素的接通時間、斷開時間進行控
制，由此改變光的透射率特性，但是也可以通過灰度控制來改變透射率。 圖13是表示進行灰度控制時液晶面板22的驅(qū)動狀態(tài)的圖。使中央像素的灰度變
亮而使透射率變高，使周圍像素的灰度變暗而使透射率變低，由此，與占空比控制的情況一
樣，能夠?qū)崿F(xiàn)任意的低通濾波特性。 這里，參照圖14及圖15說明上述第一至第三實施方式的動作。以下，以具有圖8 的像側遠心光學系統(tǒng)的信息讀取用攝像裝置31為例進行說明。 如圖14(A)所示，在攝影對象物27的A點反射的光擴散著入射到透鏡32、33，其光 路被液晶面板22的光圈部22a限制。例如對接通時間和斷開時間進行控制以使液晶面板 22具有高斯分布的透射率特性，因此，在A點反射并通過液晶面板22的濾波部22b的光，其 光束的中心的光透射率最高，越往周邊去透射率越低。通過液晶面板22的光經(jīng)由透鏡34、35被變換為與光軸平行的光，并在成像面26上成像，然后在圖像傳感器25的感光面的預定 范圍內(nèi)(例如，半徑10像素的范圍)擴散。 圖14(B)表示圖像傳感器25的各個像素的入射光量的分布。例如，攝影對象物27 的A點的反射光入射到圖像傳感器25的對應的像素及其周圍的像素。A點的反射光表示光 束的中心的光入射的中心像素的入射光量最多，越遠離中心像素則入射光量越減少的高斯 分布。 關于攝影對象物27的A點的相鄰點的反射光，表示圖像傳感器25相鄰的中心像 素的入射光量最多，越遠離中心像素則入射光量越減少的高斯分布。以下，圖像傳感器25 的各像素的入射光量同樣具有圖14(B)所示的高斯分布。為了進行說明，挑選其中任意的 像素列在圖15中示出。 來自攝影對象物27的A點的光，按照根據(jù)液晶面板22的透射率特性確定的光量 分布，入射到圖像傳感器25的對應的像素a及相鄰的多個像素a+l、 a_l、 a+2、 a_2...。同 時，把相鄰的像素a+l、 a-l、 a+2、 a_2...作為中心像素入射的光的一部分也入射到像素a。 由此，進行光學巻積。這意味著光學地替換通過針對圖像傳感器25的輸出信號的巻積運算 進行的低通濾波運算處理。 如上所述，來自攝影對象物27的各點的光，其光量由通過液晶面板22的各像素的 接通時間和斷開時間而決定的透射率特性進行限制，并入射到圖像傳感器25，因此，例如在 使液晶面板22的透射率特性為高斯分布的特性時，能夠?qū)θ肷涞綀D像傳感器25上的光光 學地實施具有高斯分布的低通濾波處理。另外，入射到圖像傳感器25的光擴散的預定范圍 不限于直徑3像素的范圍。 根據(jù)上述的信息讀取用攝像裝置21、31、41，能夠?qū)臄z影對象物27入射的光光 學地實施低通濾波處理。由此，不需要對圖像傳感器25的圖像信號進行低通濾波運算，因 此，能夠縮短圖像處理的處理時間。此外，通過改變液晶面板22的各像素的接通時間和斷 開時間，能夠?qū)崿F(xiàn)任意特性的低通濾波器。 在以上的說明中，為了簡單起見，把液晶面板22的透射率分布設為高斯分布，并 把作為結果得到的圖像傳感器25上的點像的光量分布也設為高斯分布。但是，一般作為基 礎的光學系統(tǒng)自身具有固有的光量分布，所以這兩個分布不一定一致。因此，為了使圖像傳 感器25上的光量分布準確地成為高斯分布，需要預先調(diào)整液晶面板22的透射率分布，以抵 消作為基礎的光學系統(tǒng)固有的分布。下面，參照圖16(A) 、16(B)進行具體說明。
圖16(A)是表示6X6像素的液晶面板22的結構的圖，圖16(B)是表示液晶面板 22的各個像素的接通時間(接通時間與全體曝光時間的比)和圖像傳感器25的關注像素 及其周圍像素的能量分布的圖。 例如，液晶面板22的4個角的像素是限制光的入射范圍的光圈部22a，而中央部的 像素是控制光的透射率的濾波部22b。 圖16(B)的縱軸表示液晶面板22的像素的接通時間(接通時間與全部曝光時間 的比)和圖像傳感器25的像素的能量(曝光量)。此外，橫軸表示距液晶面板22的中心的 距離r (mm)和距圖像傳感器25的關注像素中心的距離(像素數(shù))。 圖16(B)中由實線表示的曲線表示液晶面板22的從中心到周邊的像素的接通時 間的變化。在圖16(B)的例子中，液晶面板22的中心像素的接通時間最長，越遠離中心則接通時間越短。 圖16(B)的虛線的曲線表示在光圈的開口部中沒有液晶面板22時(或者，液晶面 板22的濾波部22b的全部像素都接通時)、以及在光圈的開口部中插入有液晶面板22并對 液晶面板22的各個像素進行占空比控制時的圖像傳感器25的A'點及其周圍像素的能量 分布。 在圖16(B)中利用虛線表示的A'點能量分布(沒有液晶面板)，表示在成像面26 偏離圖像傳感器25的感光面的前方側(或內(nèi)側)而使焦點模糊的狀態(tài)下，在光圈的開口部 中沒有液晶面板22時的圖像傳感器25的關注像素的能量分布。此時，由光圈限制了入射 范圍的光原樣入射到圖像傳感器25，因此，以關注像素(A'點的像素)為中心的預定范圍 的像素的能量分布成為梯形，但一般周邊部的聚光量比透鏡中心部的聚光量少(暗)，所以 不能成為完整的梯形，而是如圖16(B)虛線所示成為隨著距離r增大、光量下降的分布(另 外，雖然在這種狀態(tài)下也能夠獲得低通濾波效果，但是限于梯形特性的低通濾波器)。
與此相對，在圖16(B)中利用虛線表示的A'點能量分布(有液晶面板)，表示在成 像面26偏離圖像傳感器25的感光面的前方側(或內(nèi)側)而使焦點模糊的狀態(tài)下，對配置 在光圈的開口部的液晶面板22的各個像素的接通時間與斷開時間進行控制時的圖像傳感 器25的關注像素及其周圍像素的能量分布。 圖像傳感器25的輸出與入射到各像素的光量和曝光時間之積成比例，因此，通過 對液晶面板22的各像素的接通時間進行控制，例如能夠得到圖16(B)中利用虛線表示的A' 點能量分布(有液晶面板)。 在應該對圖像傳感器25的輸出圖像實施的低通濾波處理為圖16(B)中利用虛線 表示的A'點能量分布(有液晶面板)的情況下，作為其目的的A'點能量分布(有液晶面 板)除以A'點能量分布(沒有液晶面板)的結果表現(xiàn)出液晶面板22的各個像素的接通時 間的特性。如果適當?shù)卮_定圖16(B)中利用實線表示的液晶面板22的各像素的接通時間， 則能夠使圖像傳感器25的關注像素周圍的光量分布為任意分布、例如高斯分布。
因此，通過對液晶面板22的各個像素的接通時間和斷開時間進行控制，能夠?qū)θ?射到圖像傳感器25的光光學地實施任意的低通濾波處理。 圖17是第4實施方式的液晶面板22的驅(qū)動方法的說明圖。第4實施方式是使液 晶面板22的特定像素為斷開狀態(tài)而實現(xiàn)奇異點去除濾波器的情況。 圖17表示液晶面板22由10X 10的像素構成時的驅(qū)動例。通過液晶面板22的中 央的4個像素的光入射到圖像傳感器25的中央的一個像素。此時，使液晶面板22的中央 的4個像素始終處于斷開狀態(tài)，并使中央的6X6像素內(nèi)除了中央的4個像素以外的像素全 部為接通狀態(tài)，并使周邊的像素全部為斷開狀態(tài)。 圖18是表示如上所述驅(qū)動液晶面板22時的圖像傳感器25的曝光量的圖。 使液晶面板22的中心的4個像素為斷開狀態(tài)，并使其周圍的像素為接通狀態(tài)，
由此，能夠使圖像傳感器25的中心像素a的曝光量為OX，并使其周圍的像素的曝光量為
100%。此時圖像傳感器25的輸出是除中心像素a的位置的圖像以外的圖像，液晶面板22
發(fā)揮去除疊加在圖像的特定部位上的噪聲的奇異點去除濾波器的功能。 圖19是表示奇異點去除濾波器的運算矩陣的圖。為了對圖像傳感器25的輸出信
號實施奇異點去除濾波的處理，在現(xiàn)有技術中，需要對中心像素a及其周邊的像素使用圖19所示的運算矩陣來進行運算，運算處理很費時間。 在上述的第四實施方式中，使液晶面板22的特定圖像為斷開狀態(tài)，并使其周圍的 像素為接通狀態(tài)，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)任意的奇異點去除濾波器。該奇異點去除濾波器針對入射 到液晶面板22的光光學地執(zhí)行操作，因此不需要奇異點去除的濾波運算，能夠縮短圖像處 理的運算時間。 本發(fā)明不限于上述的實施方式，例如，也可以如下構成。 (1)在上述的實施方式中，說明了對攝影圖像實施高斯分布特性的低通濾波處理 的情況，但是，也適用于實施除高斯分布以外的低通濾波特性的情況。也可以使用除透射式 液晶裝置以外的其它元件作為透射式空間光調(diào)制元件。
(2)不限于像側遠心光學系統(tǒng)，也適用于由多個透鏡構成的光學系統(tǒng)。
權利要求
一種信息讀取用攝像裝置，該信息讀取用攝像裝置具有透射式空間光調(diào)制元件，其對通過光圈而限制了光的入射范圍的入射光賦予根據(jù)位置而不同的透射率特性；控制部，其對所述透射式空間光調(diào)制元件的透射率特性進行控制；透鏡；以及圖像傳感器，調(diào)整所述透鏡與所述圖像傳感器的距離，以使所述透鏡的成像位置處于所述圖像傳感器的感光面的前方或內(nèi)側，通過所述透射式空間光調(diào)制元件，使得被賦予了根據(jù)位置而不同的透射率特性的光在所述感光面上擴散到預定范圍。
2. 根據(jù)權利要求1所述的信息讀取用攝像裝置，所述透射式空間光調(diào)制元件是透射式 液晶裝置，其具有對來自攝影對象物的光的入射范圍進行限制的光圈部、以及對被限制了 入射范圍的入射光賦予根據(jù)位置而不同的透射率特性的濾波部。
3. 根據(jù)權利要求1所述的信息讀取用攝像裝置，所述透射式空間光調(diào)制元件是透射式 液晶裝置，其配置在對來自攝影對象物的光的入射范圍進行限制的光圈的開口部上。
4. 根據(jù)權利要求1 3中的任意一項所述的信息讀取用攝像裝置，所述透射式空間光 調(diào)制元件是透射式液晶裝置，所述控制部對所述透射式液晶裝置的各個像素使光透射的接 通期間和不使光透射的斷開期間進行控制，以使所述透射式液晶裝置的濾波部的透射率特 性成為低通濾波特性。
5. 根據(jù)權利要求1 3中的任意一項所述的信息讀取用攝像裝置，所述透射式空間 光調(diào)制元件是透射式液晶裝置，所述控制部對所述透射式液晶裝置的各個像素進行灰度控 制，以使所述透射式液晶裝置的濾波部的透射率特性成為低通濾波特性。
6. 根據(jù)權利要求1 3中的任意一項所述的信息讀取用攝像裝置，調(diào)整所述透鏡與 所述圖像傳感器的距離，以使在所述成像位置處于所述圖像傳感器的感光面的前方或內(nèi)側 時，所述圖像傳感器的感光面上的像的擴散達到直徑3像素以上。
7. 根據(jù)權利要求1 3中的任意一項所述的信息讀取用攝像裝置，所述透射式空間光 調(diào)制元件的透射率特性具有高斯分布。
8. 根據(jù)權利要求1 3中的任意一項所述的信息讀取用攝像裝置，所述透射式空間光 調(diào)制元件配置在所述攝影對象物與透鏡之間。
9. 根據(jù)權利要求1 3中的任意一項所述的信息讀取用攝像裝置，所述透鏡是由多個 透鏡構成的光學系統(tǒng)，所述透射式空間光調(diào)制元件配置在所述多個透鏡之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種信息讀取用攝像裝置，其能夠縮短圖像處理的處理時間，并且實現(xiàn)期望的濾波處理。液晶面板(22)具有對來自攝影對象物(27)的光的入射范圍進行限制的光圈部(22a)、以及對被光圈部(22a)限制了入射范圍的入射光賦予根據(jù)位置而不同的透射特性的濾波部(22b)?？刂撇?23)對液晶面板22的各個像素的接通時間和斷開時間進行控制，實現(xiàn)具有根據(jù)位置而不同的透射率特性的光學濾波器。
文檔編號H04N5/232GK101715066SQ200910177188
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者山崎行造, 巖口功 申請人:富士通先端科技株式會社