CN102045500A - 摄像装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

在具备光学取景器和半透半反镜的摄像装置中，抑制由于半透半反镜而产生的像差并且实现小型化以及低成本化。通过了摄像镜头(100)的光被固定在照相机主体(200)上的半透半反镜(202)分支成两个支路，分别被引导到摄像元件(201)和光学取景器。图像处理单元通过基于表示其光传递特性的传递函数的变换处理对像差进行校正来恢复为像差产生前的图像数据，该像差与摄像元件(201)受光后生成的图像数据有关，是透过半透半反镜(202)而产生的像差。

Description

摄像装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种具备光学取景器和半透半反镜的摄像装置。

背景技术

在用户一边看光学取景器一边对运动图像进行拍摄的情况下，需要将从摄像镜头入射的光束分割为射向光学取景器的光束和射向摄像面的光束。在单镜头反光(single-lens reflex)数字照相机中，通常为以下结构：利用半透半反镜来进行光路分割，使透过半透半反镜的光射向摄像面。但是，在这种情况下，由于光透过半透半反镜而在摄像面上产生光学像差，因此担心图像质量降低。另一方面，由半透半反镜反射的光束能够抑制产生像差。在日本特开2007-329852号公报中利用这点而提出了一种照相机，在该照相机中使半透半反镜反射的光射向摄像面。另外，在日本特开平9-159807号公报中提出了如下一种方案，根据像高来改变半透半反镜的厚度，由此在光学上校正像差。另外，提出了以下结构：使用薄膜(pellicle)等材料作为半透半反镜而尽可能降低了像差影响的结构；以及在棱镜上形成反射面的分束器中也抑制了产生上述像差的结构。

另外，作为恢复劣化图像(例如，抖动图像、模糊图像)的例子，在日本特开2000-20691号公报中公开了一种图像处理装置，该图像处理装置根据摄像装置的特性信息等生成劣化函数，根据劣化函数从再次变换的图像生成恢复图像。

然而，在以往的技术中没有充分采取用于抑制像差并且实现小型且廉价的照相机的有效对策。例如在日本特开2007-329852号公报中，在通过了摄像镜头且被半透半反镜反射的光的前方设置有摄像面，因此在照相机的布局上难以实现小型化。另外，在日本特开平9-159807号公报中，需要对半透半反镜进行特殊的加工，因此导致照相机变得昂贵。另外，由于F值等的摄像镜头条件不同而校正效果发生变化，因此无法避免图像质量降低。在使用薄膜的情况下，由于是薄膜，因此难以处理。另外，由于棱镜昂贵且较重，因此难以应用于小型且廉价的照相机中。

因此，本发明提供一种在具备光学取景器和半透半反镜的摄像装置中抑制由于半透半反镜而产生的像差并且实现小型化以及低成本化的装置及其控制方法。

发明内容

为了解决上述情况，本发明所涉及的装置具备：光学元件，其相对于摄像镜头的光轴倾斜地配置，以使通过了上述摄像镜头的光的一部分反射并且使通过了上述摄像镜头的光的一部分透过；光学取景器，其能够利用由上述光学元件反射的光来观察被摄体；摄像元件，其接收透过了上述光学元件的光并输出图像数据；以及图像处理单元，其通过变换处理对由上述摄像元件获得的图像数据的像差进行校正来恢复为像差产生前的图像，该变换处理基于与上述光学元件有关的传递函数，该像差是由于光透过上述光学元件而产生的。

发明的效果

根据本发明，在具备光学取景器的摄像装置中能够抑制由于上述光学元件而产生的像差并且实现小型化以及低成本化。

通过以下参考附图对典型实施例的说明可知本发明的其它特征。

附图说明

图1是概要示出用于与图2至图10一起说明本发明的第一实施方式的单镜头反光照相机的中央截面的图。

图2是说明由于半透半反镜而产生的像差的图。

图3是说明由平行平板引起的光折射的图。

图4是表示摄像元件的摄像范围的图。

图5是表示摄像装置的电结构例的框图。

图6是表示拍摄运动图像的处理例的流程图。

图7是例示拍摄运动图像序列中的一帧处理的流程图。

图8是表示摄像范围的分割例的图。

图9是表示拍摄运动图像序列中的像差校正子例程的处理例的流程图。

图10是表示拍摄运动图像的序列中的传递函数生成子例程的处理例的流程图。

图11是概要表示本发明的第二实施方式所涉及的单镜头反光照相机的中央截面的图。

图12是说明本发明的第三实施方式中的劣化函数的分配的图。

具体实施方式

[第一实施方式]

下面，作为本发明的第一实施方式，说明应用于包括可更换镜头系统的单镜头反光型数字照相机的应用例。图1是表示单镜头反光照相机的光学系统的以中央纵截面示出的概要图。

在图1中，摄像镜头100可更换地安装于照相机主体200，该摄像镜头100的透镜部101具备调焦透镜群、变焦透镜群。图中的L表示摄像镜头100的光轴。

在照相机主体200中，在摄像镜头100的预定成像面附近配置摄像元件201。摄像元件201是包括光学低通滤波器、红外截止滤波器以及CMOS传感器等光电变换元件的摄像单元。在摄像镜头100与摄像元件201之间，以相对于光轴L倾斜的状态配置半透半反镜202。半透半反镜202是包括平行平板的玻璃板等的光学元件，具有光路分支单元的功能，使用整面具有半透过性的反射镜。通过了摄像镜头100的光束被分离为被引导到图1的上方的光学取景器的反射光以及入射到摄像元件201的透过光。图中的聚焦板203、五棱镜204以及目镜光学系统205构成光学取景器。半透半反镜202的反射光在具备粗糙面和菲涅尔(fresnel)面的聚焦板203的粗糙面上成像，经由五棱镜204、目镜光学系统205将半透半反镜202的反射光引导到用户的眼睛。另一方面，摄像元件201接收半透半反镜202的透过光。所接收的光的强度信号经过未图示的A/D变换部、图像处理部等而形成电子图像，进行图像显示、数据记录。此外，由于在半透半反镜202上的折射，半透半反镜202的透过光的光轴是向图1的下方向偏移的光轴K。因此，以摄像元件201的摄像面的中心与该光轴K一致的方式配置摄像元件201。

另外，通常，在摄像镜头与摄像元件之间以倾斜方式配置玻璃板等平板状光学元件的情况下，在由摄像元件拍摄得到的图像中产生较大的像差。这与通过镜头的各光线有关，是由于通过光学元件的各光线在光路长度方向上的位置不同，像差的大小也根据该位置的不同而不同。因而，在以往的单镜头反光照相机中，在进行拍摄时，一般利用快速返回机构使半透半反镜退出到摄像光束外。

与此相对，在本实施方式中，半透半反镜202以倾斜的方式固定在装置主体上，在进行拍摄时，使用透过了半透半反镜202的光束来进行拍摄。在由摄像元件201拍摄得到的图像中产生像差，但是这与摄像镜头100的光学像差不同，是非轴对称性的像差。在本实施方式中，利用后述的图像处理电路(参照图5的附图标记413)来校正非对称的该像差，从而形成没有像差的良好的电子图像。后面说明处理的详细。

如上所述，图1的摄像装置构成为利用摄像元件201进行拍摄以及能够利用光学取景器来观察被摄体。因而，即使在对运动图像进行拍摄时也能够利用光学取景器，能够跟踪电子式取景器等无法跟踪的、动作更快的被摄体。另外，将半透半反镜202固定在装置主体上，因此不需要如以往的单镜头反光照相机那样使用在进行拍摄时使半透半反镜退出到摄像光束外的快速返回机构。因而，适合于结构的简单化、低成本化以及小型化。

图2的(A)是由于半透半反镜202而产生的像差的说明图，仅提取出图1中的说明所需的部分。光线110a、110b表示如下光线：在物体侧光轴L上的一点发出之后通过透镜部101而在摄像元件201的中心像高附近成像的光束中的仅最外部的光线。此外，省略隔着透镜部101的物体侧光线的图示。光线110a、110b在半透半反镜202的入射面上以遵照斯涅耳定律的角度进行折射，在半透半反镜202中直行前进。之后，在半透半反镜202的射出面上再次以遵照斯涅耳定律的角度进行折射并射出。此时，入射光线相对于半透半反镜202的角度与射出光线相对于半透半反镜202的角度变得相等。这遵照公知的平行平板中的光折射原理，沿着光轴L的光也相同。即，通过半透半反镜202的光线的角度不发生变化，仅产生平行移位。

图3是用于详细说明上述光线的折射的图，表示光在空气中通过平行平板210时发生的折射。用入射到平行平板210的箭头表示光线120，当光以入射角度Φ入射到平行平板210的入射面210a时，遵照斯涅耳定律折射。并且，折射后的光以角度θ在平行平板210中直行前进之后，在平行平板210的射出面210b再次折射，以与入射角度Φ相同的角度Φ射出。射出光线相对于入射光线以d表示的移位量(下面称为平行移位量)平行地移位。在此，当将平行平板210的厚度记载为t、将空气的折射率记载为n0、将平行平板210的折射率记载为n1时，能够用以下式(1)来表示平行移位量d。

[式1]

$d=t\·\sin \mathrm{\Φ}\·(1-\frac{n0\·\cos \mathrm{\Φ}}{n1\·\cos \mathrm{\θ}})---\left(1\right)$

根据上述式(1)可知，入射角度Φ越大平行移位量d越大。因此，在将图2的(A)中的光线110a、光轴L以及光线110b的平行移位量分别记载为da、d1、db时，成为“da＜d1＜db”的关系。这是由于光线110a、沿着光轴L的光线以及光线110b各自入射到半透半反镜202的角度不同，存在光轴L的入射角度大于光线110a的入射角度、光线110b的入射角度大于光轴L的入射角度这种关系。因此，光线110a和光轴K交叉的位置与光线110b和光轴K交叉的位置由于上述平行移位的影响而不一致，光线110b与光轴K交叉的位置比光线110a与光轴K交叉的位置靠近图中右侧。这成为半透半反镜202引起像差的原因。

在图2的(A)中，仅使用两个光线进行了说明，但是实际上像由多个光线形成，各光线与光轴K交叉的位置在图2的截面中都不一致。图2的(B)是放大图2的(A)所示的摄像元件201的中央像高附近C的图，示出在摄像面成像的光线。以附图标记201a表示的线表示摄像元件201的受光面附近、即摄像镜头100的预定成像面，集中了很多光线。但是，由于利用图2的(A)所说明的半透半反镜202引起的平行移位的影响，所有光线与光轴K交叉的位置都不同，因而没有形成理想的成像状态。此外，实际的光线也存在于与图2的纸面垂直的方向上，因此呈现更复杂的像差分布，但是由于仅在图1的纸面内相对于光轴L倾斜地配置半透半反镜202，因此像差分布在与图2的纸面垂直的方向上具有对称性。另外，根据式(1)可知，上述像差的状况也根据平行平板210、即半透半反镜202的折射率不同而不同。因而，像差状况也根据波长不同而不同。并且，入射光线的角度根据像高不同而不同，因此像差状况也根据像高的不同而不同。

图2的(C)是用于说明到达周围像高的光线的像差的图。光线111a、111b表示在摄像元件201的上侧像高处成像的光线，光线112a、112b表示在摄像元件201的下侧像高处成像的光线。各光线入射到半透半反镜202的入射角度不同，因此根据利用图3所说明的原理，平行移位量也不同，在光线111a与111b、光线112a与112b中产生不同的像差。另外，在上侧像高和下侧像高处成像的光线的平行移位量与利用图2的(B)所说明的在摄像元件201的中央像高附近成像的光线的平行移位量也不同，因此在图2的(C)示出的摄像元件201的上下方向产生非对称的像差。此外，根据上述理由，在与图2的(C)的纸面垂直的方向上，即使在周围像高处也形成具有对称性的像差。另外，在周围像高处像差状况也根据波长不同而不同。此外，关于实际的像差状况，通过使用公知的光学仿真软件等来运算点列图(Spot diagram)、MTF(Modulation Transfer Function：调制传递函数)等，能够观察详细的状况。

如上所述，在利用通过了半透半反镜202的光束得到的图像中产生以下像差。

(A)在与图2的纸面垂直的方向、即相对于光轴L正交且与半透半反镜202的表面平行地延伸的第一轴方向上对称，在与该轴方向正交的第二轴方向(图2的上下方向)上非对称。

(B)根据像高、波长不同而不同。

因此，在本发明中，利用图像处理电路413来去除上述像差，生成没有由像差引起的劣化的图像。下面，对恢复为产生像差前的图像的方法的基本想法进行说明。

图4示出摄像元件201的摄像范围220，定义了以其中心为原点的二维正交坐标系(参照横轴X和纵轴Y)。将摄像范围220内的任意的坐标点记载为(x，y)，将该坐标点处的由于摄像镜头100和半透半反镜202的像差而产生劣化之前的图像的光量分布记载为o(x，y)。并且，当将由于摄像镜头100和半透半反镜202的像差而产生劣化后的图像的光量分布记载为i(x，y)时，能够利用以下式(2)来表示i(x，y)。

[式2]

i(x，y)＝∫∫o(x-a，y-b)·h(x，y)dadb                   (2)

在此，h(x，y)是表示图像由于摄像镜头100和半透半反镜202而劣化的状态的传递函数。另外，上述式(2)是不仅包括由于半透半反镜202而产生的像差也包括摄像镜头100的像差的劣化像模型式。

上述式(2)表示通过进行o(x，y)和h(x，y)的卷积积分来算出i(x，y)。因而，如果对其进行傅立叶变换，则能够以变换后的函数积的形式来表示而得到以下式(3)。

[式3]

I(u，v)＝O(u，v)·H(u，v)                              (3)

在此，I(u，v)是对i(x，y)进行二维傅立叶变换而得到的函数，O(u，v)是对o(x，y)进行二维傅立叶变换而得到的函数，H(u，v)是对h(x，y)进行二维傅立叶变换而得到的函数，变量u、v表示空间频率。因而，如果使上述式(3)变形，则能够利用以下式(4)来表示劣化前的函数O(u，v)，通过对其进行傅立叶逆变换来求出劣化前、即产生像差前的图像数据。

[式4]

$O(u,v)=I(u,v)\·\frac{1}{H(u,v)}---\left(4\right)$

通常将“1/H(u，v)”称为反向滤波器，将该滤波器的数据预先存储在非易失性存储器431(参照图5)等中，由此能够恢复为由于半透半反镜202的像差而产生劣化之前的图像。此外，在实际的图像恢复处理中，受到噪声等的影响，因此并不限于上述反向滤波器，也可以采用使用了公知的维纳滤波器(wiener filter)的方法、线性反复修正法以及非线性反复修正法等。另外，如在上述(A)中说明那样，对于图4中的Y轴，由于半透半反镜202而产生的像差具有左右对称性，因此作为恢复用滤波器的数据仅准备摄像范围220的一半即可。例如，根据图4的第一象限和第四象限的滤波器处理的数据，利用对称性也能够对第二象限和第三象限进行图像恢复处理。并且，通过滤波器处理能够恢复不仅包含由半透半反镜202的像差引起的劣化还包含由摄像镜头100的像差引起的劣化的图像。

图像处理电路413通过执行上述处理来恢复为由半透半反镜202的像差引起劣化之前的图像。此外，由于半透半反镜202而产生的像差根据波长不同而不同，因此在实际利用图像处理电路413进行图像恢复时，使用按照R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)这种颜色类别获取到的图像数据来进行处理。后面详细进行说明。

图5是表示摄像装置的结构例的框图，该装置包括照相机主体200以及能够更换地安装到照相机主体200的摄像镜头100。

首先，说明照相机主体200。快门401控制曝光量，其后面的摄像元件201将光学像变换为电信号(图像信号)。A/D变换器412将来自摄像元件201的模拟图像信号变换为数字信号(图像数据)。定时产生电路403是对A/D变换器412、D/A变换器404提供时钟信号、控制信号的电路，由存储器控制电路407和系统控制电路440对该定时产生电路403进行控制。图像处理电路413对来自A/D变换器412的图像数据、来自存储器控制电路407的图像数据进行像素插值处理、颜色变换处理等。另外，图像处理电路413能够进行后述的像差校正处理等使用了图像数据的运算处理。系统控制电路440根据所得到的运算结果对后述的摄像镜头100的调焦控制部454和光圈控制部455进行AF(自动调焦)处理、AE(自动曝光)处理等。并且，图像处理电路413也根据所得到的运算结果来进行TTL方式的AWB(自动白平衡)处理。面部检测部409将被摄体的人的面部区域作为要检测的对象图像而进行检测。

存储器控制电路407对A/D变换器412、定时产生电路403、图像处理电路413、图像显示存储器408、D/A变换器404、面部检测部409、存储器410以及压缩和解压缩电路411进行控制。A/D变换器412的输出数据经由图像处理电路413、存储器控制电路407被写入到图像显示存储器408或者存储器410，或者A/D变换器412的输出数据直接通过存储器控制电路407被写入到图像显示存储器408或者存储器410。图像显示部405使用液晶显示设备等，写入到图像显示存储器408中的图像数据经由D/A变换器404发送到图像显示部405，进行图像显示。通过图像显示部405依次显示拍摄得到的图像数据，由此能够实现电子取景器功能。图像显示部405能够按照系统控制电路440的指示来对显示的打开和关闭状态进行控制，在关闭状态下能够减少照相机主体200的电力消耗。

存储器410存储拍摄得到的静止图像、运动图像的数据，具有能充分记录规定张数的静止图像、规定时间的运动图像的存储容量。由此，即使在连续拍摄多张静止图像的连续拍摄、全景拍摄的情况下，也能够写入高速且大容量的图像数据。另外，还能够将存储器410作为系统控制电路440的作业区域来使用。

压缩和解压缩电路411通过自适应离散余弦变换(ADCT)等来对图像数据进行压缩和解压缩。压缩和解压缩电路411读取存储在存储器410中的图像数据来实施压缩处理、解压缩处理，将处理后的图像数据写入到存储器410。

快门控制电路420根据来自测光部422的测光信息，与对摄像镜头100的光圈452进行控制的光圈控制部455协作来控制快门401。接口(下面简称为I/F)部423将照相机主体200与摄像镜头100电连接，连接器443被设置于照相机主体200上。进行AF处理的AF部421对由摄像元件201拍摄得到的图像数据的对比度成分进行评价。AF部421按照对摄像镜头100进行调焦控制的公知的对比度方式AF，来检测摄像镜头100的聚焦状态。

设置测光部422以进行AE处理，将测光结果输出到系统控制电路440。使通过摄像镜头100的光束经由照相机安装部442、半透半反镜202以及未图示的测光用透镜入射到测光部422，由此能够测量被摄体的亮度来决定曝光。另外，测光部422还具有与闪光部424协作的EF(电子对焦)处理功能。此外，与AF部421同样地，系统控制电路440根据图像处理电路413对摄像元件201的图像数据的运算结果，对快门控制电路420和摄像镜头100的光圈控制部455进行AE控制。闪光部424具有AF辅助光的光投射功能以及闪光调光功能。

系统控制电路440包括CPU等运算处理装置，按照程序的解释和执行来控制照相机主体200整体。存储器429存储系统控制电路440用于进行动作的常数、变量、程序等。显示装置430按照在系统控制电路440中执行的程序，利用文字、图像等来显示动作状态、消息等。另外，设置有扬声器等。在设置在壳体背面的显示设备中显示与记录张数有关的信息、与摄像条件有关的信息以及电池余量、日期和时间信息等。另外，在设置在光学取景器445内的显示部中显示聚焦状态、照相机抖动警告、闪光充电状态、快门速度、光圈值以及曝光校正等信息。非易失性存储器431使用能够电删除和记录的EEPROM等。

附图标记433至437示出的操作要素用于输入系统控制电路440的各种动作指示，包括开关、拨盘、触摸面板、视线检测指示设备以及声音识别装置等。模式拨盘开关433用于断开电源操作、摄像模式等各种模式的切换。通过未图示的快门按钮来操作的快门开关(下面简称为SW1)434在快门按钮被半按下而处于接通状态时，用于指示AF处理、AE处理、AWB处理以及EF处理等的动作开始。快门开关(下面简称为SW2)435在快门按钮被全按下而处于接通状态时，用于指示与摄像有关的一系列处理、即曝光处理、显影处理以及存储处理等的开始。曝光处理是将从摄像元件201读取出的信号经由A/D变换器412、存储器控制电路407而传输到存储器410并写入图像数据的处理。显影处理是利用图像处理电路413、存储器控制电路407进行的运算处理。记录处理是从存储器410读取图像数据，利用压缩和解压缩电路411来进行压缩并将图像数据写入到记录介质485、491的处理。

图像显示打开和关闭开关436用于设定图像显示部405的打开和关闭状态。用户在一边看光学取景器445一边进行拍摄时，能够通过切断对图像显示部405的电源供给来省电。快速预览打开和关闭开关437用于设定快速预览功能的打开和关闭，该快速预览功能是紧接在进行拍摄之后自动再现拍摄得到的图像数据的功能。操作部438包括各种按钮、触摸面板等，例如能够通过操作面部检测模式设定按钮来设定是否通过面部检测部409进行面部检测。

电源控制部425包括电池检测电路、DC/DC变换器以及切换进行通电的块的开关电路等。电源控制部425检测是否安装有电池、电池的种类以及电池余量，根据检测结果和系统控制电路440的指示来控制DC/DC变换器，控制对各部的电源供给。通过连接器426和427来连接的电源428是电池或者AC适配器等。

I/F部480和486与存储卡、硬盘等记录介质之间发送和接收数据，经由连接器481和487与记录介质相连接。记录介质安装拆卸检测部439检测记录介质的安装，将其检测结果发送到系统控制电路440。此外，在本实施方式中，示出具有两个用于安装记录介质的接口和连接器的例子，但是其数量、方式是任意的。

光学取景器445主要包括聚焦板203、五棱镜204以及目镜光学系统205(参照图1)。经由半透半反镜202来引导通过了摄像镜头100的光束，由此用户能够观察光学像。用户能够不使用图像显示部405的电子取景器功能而仅利用光学取景器445来进行拍摄。

通信部432具有RS232C、USB、IEEE1394、P1284、SCSI、调制解调器、LAN以及无线通信等各种通信功能。通信部432使用通信连接用的连接器446来与其它设备之间进行通信，或者在无线通信的情况下，使用天线来与其它设备之间进行通信。连接器443在照相机主体200与摄像镜头100之间传输控制信号、状态信号以及数据信号等，并且具备提供各种电压的功能。此外，也可以设为经由连接器443不仅进行电通信也能够进行光通信、声音通信等。

半透半反镜202将通过了摄像镜头100的光向光学取景器445反射，并且将透过了半透半反镜202的光引导到摄像元件201。另外，透过了半透半反镜202的光的一部分经由未图示的AF用副反射镜被引导到AF部421。此外，在本实施方式中，将半透半反镜202设为固定在照相机主体200上的整面半透半反镜，从而实现了结构的简单化以及低成本化，但是也能够使用快速返回反射镜。

记录介质485和491使用存储卡、硬盘等。它们具备包括半导体存储器或磁盘等的记录部484和490、与照相机主体200之间的I/F部483和489以及用于与照相机主体200进行连接的连接器482和488。

接着，说明摄像镜头100。摄像镜头100通过镜头安装部458与照相机主体200进行机械结合，经由照相机安装部442能够可更换地安装到照相机主体200。照相机安装部442和镜头安装部458具有使摄像镜头100与照相机主体200电连接的各种功能。透镜部101包括进行调焦的调焦透镜，利用光圈452来进行光亮调节。

连接器459使摄像镜头100与照相机主体200电连接。I/F部457经由连接器459、443与照相机主体200的I/F部423相连接。连接器459在照相机主体200与摄像镜头100之间相互传输控制信号、状态信号以及数据信号等，并且具备提供各种电压的功能。此外，也可以设为经由连接器459不仅进行电通信还能够进行光通信、声音通信等。

变焦控制部453对透镜部101进行变焦控制，调焦控制部454对透镜部101的调焦透镜进行驱动控制。此外，如果摄像镜头100为没有变焦功能的单焦点镜头类型，则不需要变焦控制部453。光圈控制部455根据来自测光部422的测光信息，与快门控制电路420协作来控制光圈452。

镜头系统控制电路456控制摄像镜头100整体，具备用于存储摄像镜头动作用的常数、变量、程序等的存储器。另外，镜头系统控制电路456具备存储摄像镜头固有的编号等的识别信息、管理信息、打开光圈值、最小光圈值、焦点距离等功能信息以及当前和过去的各设定值等的非易失性存储器。

图6至图10(除了图8以外)是用于说明拍摄动作的流程图，图8是用于说明像差校正处理的图。图6是主流程图，表示系统控制电路440解释并执行程序的处理的流程。

当在S600中用户进行操作而使设置在照相机操作部438中的主电源开关成为接通状态时，进入S601。在此，系统控制电路440对照相机主体200内的各致动器、摄像元件201进行动作确认，使存储器内容、执行程序初始化，并且执行拍摄准备处理。在下一个S602中，系统控制电路440执行拍摄运动图像的准备处理。拍摄运动图像的准备处理中包括镜头通信处理、快门打开处理、预览图像的显示开始处理、调焦处理以及曝光控制处理等。镜头通信处理是经由连接器443、459与摄像镜头100内的镜头系统控制电路456进行通信的处理。由此，对摄像镜头100进行动作确认，使摄像镜头100的存储器内容、执行程序初始化。另外，在检测焦点、获取拍摄所需的摄像镜头100的各种特性数据的获取处理之后，将该数据保存到存储器429中。在快门打开处理中，系统控制电路440经由快门控制电路420来驱动快门401使快门401成为打开状态。由此，透过了摄像镜头100的打开F值的摄像光束到达摄像元件201上。在预览图像的显示开始处理中，作为预览用而将写入到图像显示存储器408中的图像数据经由D/A变换器404传输到设置在照相机背面的图像显示部405中进行图像显示。用户看图像来决定拍摄时的构图等。

在调焦处理中，利用调焦控制部454对调焦透镜进行驱动控制来进行聚焦调节。在使透镜部101的调焦透镜在光轴方向上往返移动的所谓摆动驱动中获取AF评价值。在通过调焦透镜的往返移动而获取到的AF评价值的变动的大小在规定量内的情况下，判断为聚焦状态。另外，在AF评价值的变动大于规定量的情况下，判断为非聚焦状态，一边进行摆动驱动一边使调焦透镜向聚焦位置的方向移动。在此，AF评价值是表示图像数据的对比度信息的值，在较多情况下使用图像数据的相邻像素输出之差的绝对和等。

在曝光控制处理中，根据从摄像元件201得到的像素输出值来设定曝光条件，根据摄像元件201的灵敏度、摄像元件201的累积时间、摄像镜头100的F值的组合来决定设定值。摄像元件201以规定的灵敏度和累积时间来对利用规定F值的摄像光束拍摄到的被摄体像进行光电变换处理。

在S603中，系统控制电路440判断是否通过操作部438进行了开始拍摄运动图像的操作。在没有进行开始拍摄运动图像的操作的情况下，进入到S607，在进行了开始拍摄运动图像的操作的情况下，进入到S604。在此，执行一帧处理子例程，进行运动图像拍摄中的一帧的拍摄动作。在图7中说明其详细。

系统控制电路440在接下来的S605中判断是否通过操作部438进行了结束拍摄运动图像的操作。在没有进行结束拍摄运动图像的操作的情况下，返回到S604继续拍摄运动图像。另外，在进行了结束拍摄运动图像的操作的情况下，进入到S606，系统控制电路440进行处理结束拍摄运动图像。该处理包括预览图像显示结束处理、快门关闭处理、镜头通信处理。在预览图像显示结束处理中，结束用于预览的图像数据的显示。在快门关闭处理中，快门控制电路420将快门401设定为关闭状态，透过了摄像镜头100的摄像光束无法到达摄像元件201上。在镜头通信处理中，系统控制电路440经由连接器443和459与摄像镜头100内的镜头系统控制电路456进行通信，指示摄像镜头100结束运动图像的拍摄，转移到拍摄运动图像的准备状态。

在S607中，系统控制电路440判断是否进行了主电源开关的断开操作，在没有进行断开操作的情况下，返回到S602。在进行了断开操作的情况下，结束一系列动作。

图7是例示一帧处理子例程的流程图，由系统控制电路440进行该子例程的控制。当通过图6示出的主程序执行了S604的处理时，本子例程被调用，在S650中进行调焦处理使得摄像镜头100的焦点状态成为聚焦状态。

在S651中，根据从摄像元件201得到的像素输出值来进行曝光控制处理，在S652中，根据在S651的曝光控制处理中设定的累积时间进行摄像元件201的电荷累积。在S653中读取图像数据。在拍摄运动图像时，需要以每秒30帧或者每秒60帧这种高速帧频来读取图像数据，因此像素数受到限制。因此，在读取图像数据时，进行间隔剔除读取、相加读取以使像素数处于能够以运动图像用帧频读取的像素数内。

在S654中，图像处理电路413进行图像的γ校正、颜色变换、边缘增强等图像处理。在S655中，将照相机主体200的特性信息与在后述的S658中记录的图像数据对应地存储到存储器429。在此，照相机主体200的特性信息例如为以下所示的信息。

·半透半反镜202的位置和厚度的信息。

·半透半反镜202的折射率和阿贝数信息。

·摄像元件201的受光灵敏度分布信息。

·照相机主体200内的摄像光束的渐晕信息。

·从照相机主体200与摄像镜头100的安装面起至摄像元件201为止的距离信息、制造误差信息等。

此外，由单片微透镜和光电变换部来决定摄像元件201的拍摄用像素的受光灵敏度信息，因此也可以将这些信息存储到存储器429。

在S656中，将摄像镜头100的特性信息与在S658中记录的图像数据对应地存储到存储器429。在此，摄像镜头100的特性信息包括出射光瞳信息、框信息、拍摄时的F值信息、像差信息以及制造误差信息等。

在S657中，调用并执行像差校正子例程。图像处理电路413对像差进行校正处理，该像差是在摄像光路中以相对于光轴L倾斜45°的倾斜角度配置半透半反镜202而产生的像差。图像处理电路413对于由于半透半反镜202产生的像差而劣化的图像数据，根据摄像镜头特性信息和照相机主体特性信息来估计传递函数，根据其逆变换来进行像差校正处理。后面使用图8以及图9来说明其详细。

进入到S658，将由图像处理电路413进行了像差校正的图像数据依次记录到记录介质485或者491。也就是说，由图像处理电路413进行像差校正处理的结果、即记录在记录介质485或者491中的图像数据为校正像差后的图像。

在S659中，将所记录的图像数据传输到设置在照相机背面的图像显示部405中进行图像显示。用户看该图像来决定拍摄时的构图等，并且能够确认记录图像。在S659结束之后，返回到图6的主程序。

图8是说明在上述S657的像差校正子例程中对被分割的摄像范围依次生成传递函数以及进行校正处理的情形的图。在摄像元件201的摄像范围220中，“Area(m，n)”(m＝1～5、n＝1～5)为5×5＝25个分割区域。左下端区域为Area(1，1)，在+X方向上右一个区域为Area(2，1)，并且在+Y方向上上一个区域为Area(1，2)。这样，随着向右侧(+X方向)前进而m值每次增加1，随着向上侧(+Y方向)前进而n值每次增加1。中心区域为Area(3，3)，右上端区域为Area(5，5)。

将半透半反镜202以45°的角度倾斜配置在摄像光路中而产生的像差根据图像数据的X方向和Y方向的位置不同而不同。因此，在本例中如图8所示，将摄像范围220分割为5×5＝25个区域，对每个区域定义传递函数，根据该传递函数来进行像差校正。在此，所定义的传递函数在X方向(图8的左右方向)上具有对称性，在Y方向(图8的上下方向)上具有非对称性。

首先对分割区域Area(1，1)～Area(5，5)中的Area(1，1)定义传递函数和进行像差校正，接着将对象区域向右移动一个区域(+X方向)，对Area(1，2)定义传递函数和进行像差校正。并且，在到达图8的右端区域Area(5，1)时，将对象区域移动到上一行的左端区域Area(2，1)，对其定义传递函数和进行像差校正。这样，以在X方向和Y方向上扫描区域的方式，逐一变更来进行像差校正处理，最终完成对摄像范围220的整个区域的像差校正处理。

通过下面所说明的像差校正子例程而校正的像差的分布在图8的左右方向上具有对称性。因此，对被分割的每个区域定义的传递函数也能够使用将在左右方向上处于对称位置的传递函数值左右反转而得到的值。例如，在Area(1，5)、Area(5，5)的情况下，能够将使Area(1，5)的传递函数方式左右反转而得到的函数应用于Area(5，5)。由此，对各区域定义的传递函数的数据数减半，因此有效减少存储器容量。此外，在本例中考虑处理速度而对摄像范围220进行25分割来进行了说明，但是也可以进行更多分割来进行高精度的像差校正。

图9是表示像差校正子例程的处理例的流程图，图像处理电路413进行该一系列动作。

首先在S700中，进行获取变换信息的获取处理，该变换信息表示取入图像数据时图7的S654中的变换处理内容。

在S701中，图像处理电路413决定对校正处理前的图像数据实施变换的变换方法。为了确保作为图像恢复处理算法的前提条件的线性，需要决定图像数据的变换方法使得曝光值与像素值成比例关系。例如，在取入图像数据时在上述S654的变换处理中由图像处理电路413执行伽玛校正的情况下，在S701中设定进行伽玛校正时的变换的反变换。由此能够再现变换前的图像数据，从而能够获取具有线性性的图像数据。同样地，在取入图像数据时在上述S654的变换处理中由图像处理电路413执行颜色校正的情况下，在S701中设定进行颜色校正时的变换的反变换。由此能够获取具有线性性的图像数据。如上所述，在步骤701中决定变换方法，该变换方法相当于在上述S654的变换处理中由图像处理电路413进行的变换处理的反变换。此外，本实施方式的前提是对实施了不保持线性性的变换处理而得到的图像数据进行像差校正，因此进行像差校正前变换。但是，在能够获取到保持了线性性的图像数据的情况下，能够不进行上述的校正前变换而直接进行像差校正。

在接下来的S702中获取图像数据，在S703中按照在上述S701中决定的变换方法来对所获取到的图像数据进行变换处理。然后，在S704中图像处理电路413将像差校正的对象区域设定为初始区域Area(1，1)。

在S705中，调用并执行生成传递函数的子例程来生成对象区域的传递函数。在此，按RGB来生成传递函数。另外，如图2至图4中说明那样，所生成的传递函数在图8的上下方向具有非对称性。

在S706中，如在上述式(4)中说明那样，根据在S705中生成的传递函数来对在S703中进行了变换处理的图像数据进行像差校正处理，得到由于像差而产生劣化之前的图像数据。此外，传递函数按RGB的不同而不同，因此对RGB信号，分别通过传递函数的反变换处理来进行像差校正。也就是说，通过上述式(4)中说明的图像恢复处理，能够得到像差被校正的像差校正图像数据。在上述日本特开2000-20691号公报等中公开了利用传递函数的反变换处理的图像恢复方法，因此省略详细说明。

S707是判断像差校正的对象区域是否到达Area(5，5)的判断处理。在判断为对象区域到达了Area(5，5)的情况下，完成对摄像范围220的整个区域的像差校正，结束图7的S657示出的像差校正子例程，转移到S658的处理。另外，在判断为对象区域没有到达Area(5，5)的情况下，进入到S708，将像差校正的对象区域设定为下一个区域。也就是说进行以下处理：使对象区域在图8中向右(+X方向)移动一个区域，在到达右端的情况下，使对象区域移动到上一行的左端，然后返回到S705，对新对象区域继续生成传递函数以及进行像差校正。

图10是表示传递函数的生成子例程的处理例的流程图。由系统控制电路440进行按照该子例程的一系列动作，该子例程对构成图8的摄像范围220的25个分割区域“Area(m，n)”(m＝1～5，n＝1～5)生成传递函数。

首先，在S750中进行处理来获取在图7的S665中存储到存储器429的照相机主体200的特性信息。在接下来的S751中进行处理来获取在图7的S656中存储到存储器429的摄像镜头100的特性信息。

在S752中，获取在定义传递函数时使用的参数。根据摄像镜头100与摄像元件201之间的光传递特性来决定传递函数。并且，该光传递特性根据RGB的每个颜色而不同，另外，还根据照相机主体200的特性信息、摄像镜头100的特性信息、在图像数据中的X方向和Y方向的位置以及被摄体距离等主要因素不同而不同。非易失性存储器431预先存储有将这些主要因素与定义传递函数时使用的参数相关联的表数据。系统控制电路440根据这些主要因素来从非易失性存储器431获取参数的信息，该参数是在按RGB的每个颜色来定义传递函数时使用的参数。

在S753中，系统控制电路440根据在S752中获取到的参数来定义对R信号的传递函数。该传递函数表示从摄像镜头100到达摄像元件201的R波长的光传递函数特性。在S754中，系统控制电路440根据在S752中获取到的参数来定义对G信号的传递函数。该传递函数表示从摄像镜头100到达摄像元件201的G波长的光传递函数特性。在S755中，系统控制电路440根据在S752中获取到的参数来定义对B信号的传递函数。该传递函数表示从摄像镜头100到达摄像元件201的B波长的光传递函数特性。在S755之后，结束传递函数生成子例程，返回到图9的像差校正子例程，转移到S706的像差校正。

如上所述，根据第一实施方式，不需要移动半透半反镜的机构，能够以小型且廉价的结构实现具备光学取景器的能够拍摄运动图像的单镜头反光数字照相机。并且，在图像处理中校正由于半透半反镜而产生的像差，因此能够拍摄较高图像质量的运动图像。此外，在本实施方式中，以能够更换摄像镜头的照相机为例进行了说明，但是并不限于此，也可以应用于照相机具备摄像镜头的所谓固定镜头类型的照相机中。在这种照相机中也存在上述状况，通过采用上述结构能够得到相同的效果。

[第二实施方式]

接着，作为本发明所涉及的第二实施方式，示出应用于安装有短定位截距(short flange back)的摄像镜头的摄像装置的应用例。图11是以中央截面示出单镜头反光照相机的概要图。此外，除了图11示出的摄像镜头300以及其透镜部301以外，对照相机主体200的结构要素附加与附加到图1示出的结构要素的附图标记相同的附图标记，由此省略对它们的说明，以不同点为中心来进行说明。

能够更换摄像镜头300地将摄像镜头300安装到照相机主体200上，其透镜部301具备调焦透镜群、变焦透镜群。L表示摄像镜头300的光轴，FB表示摄像镜头300的后端至摄像元件201的距离、即所谓的定位截距，与图1相比该距离变得较短。另外，可知摄像镜头300的后端部与半透半反镜202的前端部在与光轴L平行的方向上仅重叠图中以D示出的量。即，以摄像镜头300侧为前方，D表示半透半反镜202的前端部与摄像镜头300的后端部之间的在与光轴L平行的方向上的距离差。安装到照相机主体200的摄像镜头300的后端部进入到比倾斜的半透半反镜202的一端部(前端部)更靠近后方的位置，从与光轴正交的方向看成为与半透半反镜202局部重叠的状态。照相机主体200的半透半反镜202不像以往的单镜头反光照相机那样移动而成为固定配置，因此能够将摄像镜头300配置到照相机主体内部的更内侧。

根据第二实施方式，使包括摄像镜头300和照相机主体200在内的整体的大小更小型化，从而能够实现小型化。

[第三实施方式]

接着，说明本发明所涉及的第三实施方式。作为第三实施方式，示出对在第一实施方式中说明的像差校正处理的过程的一部分进行变更的例子。图12是说明第三实施方式中的劣化函数的分配的图，摄像镜头100和照相机主体200的结构与图1相同。在第一实施方式中，对于摄像镜头100和半透半反镜202各自产生的像差，使用合并两者而得到的传递函数H(u，v)来执行校正。与此相对，在第三实施方式中，能够分别使用摄像镜头100的传递函数H_l(u，v)以及半透半反镜202的传递函数H_m(u，v)来分开校正像差。下面仅说明与第一实施方式的不同点。

能够用以下式(5)来表示由于摄像镜头100而产生劣化后的光量分布I_l(u，v)。

[式5]

I_l(u，v)＝O(u，v)·H_l(u，v)                     (5)

在此，H_l(u，v)是表示图像由摄像镜头100而劣化的状态的传递函数。

接着，能够用以下式(6)来表示由于透过半透半反镜202而产生劣化后的光量分布I_m(u，v)。

[式6]

I_m(u，v)＝I_l(u，v)·H_m(u，v)                   (6)

在此，H_m(u，v)是表示图像由于半透半反镜202而产生劣化的状态的传递函数。

如果将式(5)代入到式(6)，则能够用以下式(7)来表示考虑到由于摄像镜头100和透过半透半反镜202而产生的劣化这两者的光量分布。

[式7]

I_m(u，v)＝O(u，v)·H_l(u，v)·H_m(u，v)           (7)

于是，通过式变形，能够用以下式(8)来表示劣化前的函数O(u，v)。

[式8]

$O(u,v)=I_m(u,v)\frac{1}{H_l(u,v)\·H_m(u,v)}---\left(8\right)$

上述式中的H_m(u，v)对于照相机主体200来说是固有的函数。另一方面，H_l(u，v)是由摄像镜头100决定的函数。因此，在可更换镜头系统中，每次在可安装拆卸地安装到照相机主体200的可更换镜头的更换、其状态变化时，H_l(u，v)发生变化。因此，系统控制电路440读取预先存储到非易失性存储器431等中的反向滤波器“1/H_m(u，v)”的数据。另外，系统控制电路440经由图5的I/F部457和423从摄像镜头100读取反向滤波器“1/H_l(u，v)”的数据。由此，能够根据两者的积运算来对整体进行像差校正。

将根据第三实施方式，在可更换镜头系统中，根据更换镜头来变更劣化函数，利用适合于该镜头的反向滤波器来进行图像恢复处理，从而能够得到较高图像质量的运动图像。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明的实施例，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改以及等同结构和功能。

本申请要求2009年10月22日提交的日本专利申请2009-243041的优先权，在此通过引用包含其全部内容。

Claims (7)

1.一种摄像装置，具备：

光学元件，其相对于摄像镜头的光轴倾斜地配置，以使通过了上述摄像镜头的光的一部分反射并且使通过了上述摄像镜头的光的一部分透过；

光学取景器，其能够利用由上述光学元件反射的光来观察被摄体；

摄像元件，其接收透过了上述光学元件的光以输出图像数据；以及

图像处理单元，其通过变换处理对由上述摄像元件获得的图像数据的像差进行校正来恢复为产生像差前的图像，该变换处理基于与上述光学元件有关的传递函数，该像差是由于光透过上述光学元件而产生的。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

上述图像处理单元所校正的像差在与上述摄像镜头的光轴正交的第一轴方向上具有对称性，并且在与上述第一轴方向正交的第二轴方向上具有非对称性。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

上述光学元件被固定地配置在上述摄像镜头与上述摄像元件之间。

4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

上述摄像镜头相对于上述摄像装置能够安装和拆卸，在安装于上述摄像装置的状态下，上述摄像镜头的一部分位于比上述光学元件的一端部更靠近上述摄像元件一侧的位置处，从与上述光轴正交的方向观察，上述摄像镜头与上述光学元件局部重叠。

5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

上述图像处理单元通过变换处理对由上述摄像元件获得的图像数据的像差进行校正来恢复图像，该变换处理基于与上述摄像镜头以及上述光学元件有关的传递函数，该像差是由于光透过上述摄像镜头以及上述光学元件而产生的。

6.根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，

上述图像处理单元根据安装于上述摄像装置的上述摄像镜头变更与上述摄像透镜有关的传递函数来校正上述像差。

7.一种摄像装置的控制方法，上述摄像装置构成为通过了摄像镜头的光的一部分被光学元件反射而到达光学取景器，并且透过了上述光学元件的光被摄像元件接收并输出图像数据，该摄像装置的控制方法的特征在于，具有以下步骤：

获取包括上述光学元件在内的摄像装置的特性信息；

根据上述特性信息来定义与上述光学元件有关的传递函数；以及

通过基于上述传递函数的变换处理对由上述摄像元件获得的图像数据的像差进行校正来恢复为产生像差前的图像，该像差是由于光透过上述光学元件而产生的。

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