JP2014032414A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置は、射出瞳の異なる領域からの一対の光束をマイクロレンズを通じて受光する焦点検出センサと、該射出瞳からの光束をマイクロレンズを介して受光する撮像センサとを有する撮像素子と、一対の光束それぞれに対応し焦点検出センサが出力する第1信号及び第2信号が示す像と、光束に対応し焦点検出センサの近傍に配置された撮像センサが出力する第3信号が示す像とのズレを示す像ズレ量を算出するズレ量算出部と、像ズレ量と、第3信号と、第1信号及び第2信号とから第1信号及び第2信号の信号レベルを第3信号に基づいた信号レベルに補正する補正値を算出する信号補正部と、算出した補正値に基づいて第1信号及び第2信号を補正した第1補正信号及び第2補正信号を用いてデフォーカス量を算出するAF制御部とを備える。
【選択図】図1
Description
そこで、特許文献1には、均一輝度面を同光学系で撮像した場合の一対の画像出力を基準データとして予め用意しておき、撮像した一対の画像出力を基準データに基づいて補正を行い、補正した一対の画像出力を用いて焦点位置の検出を行う撮像装置が提案されている。
[2]また、本発明は、上記に記載の撮像装置であって、前記信号補正部は、前記第1信号及び前記第2信号のうちいずれか一方と、前記像ズレ量と、前記第3信号とを用いて前記補正値を算出することを特徴とする。
[3]また、本発明は、上記に記載の撮像装置であって、前記信号補正部は、第1補正値と第2補正値とを含む前記補正値を算出し、前記第1補正値は、前記像ズレ量、前記第3信号、及び前記第1信号から算出され、前記第1信号の補正に用いられ、前記第2補正値は、前記像ズレ量、前記第3信号、及び前記第2信号から算出され、前記第2信号の補正に用いられることを特徴とする。
[4]また、本発明は、上記に記載の撮像装置であって、前記AF制御部は、前記ズレ量算出部が算出した前記像ズレ量に基づいてデフォーカス量を算出することを特徴とする。
[5]また、本発明は、上記に記載の撮像装置であって、前記信号補正部は、前記第1信号及び前記第2信号の画素ごとに前記補正値を算出することを特徴とする。
[6]また、本発明は、上記に記載の撮像装置であって、前記信号補正部は、前記第1信号及び前記第2信号の複数の画素からなる領域ごとに前記補正値を算出することを特徴とする。
[7]また、本発明は、上記に記載の撮像装置であって、前記焦点検出センサは、前記一対の光束を受光する一対の光電変換素子を有し、該一対の光電変換素子のうち一方の信号より前記第1信号が生成され、他方の光電変換素子の信号より前記第2信号が生成されることを特徴とする。
[8]また、本発明は、上記に記載の撮像装置であって、前記第3信号は、前記撮像センサの分光感度に応じて補正された信号により生成されることを特徴とする。
図1は、同実施形態における撮像装置201の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態では、レンズ交換式の撮像装置の場合について説明する。図示するように、撮像装置201には、交換レンズ202がマウント部204を介してカメラボディ203に取り付けられている。
撮像素子212は、交換レンズ202を介して入射する被写体からの光束が結像する予定結像面に配置され、結像した像の光量に応じた電気信号を出力する光電変換を行う。また、撮像素子212には、マイクロレンズ方式の撮像センサがマトリックス状に配置されると共に、複数の焦点検出位置に対応した領域にマイクロレンズ方式の焦点検出センサが配置されている。
また、ボディ制御部214は、撮像素子212から光電変換された信号を読み出し、読み出した信号に基づく画像データを表示装置駆動部215に出力すると共に、当該画像データを画像情報メモリ218に記憶させる。
画像データ生成部241は、撮像素子212が有する撮像センサから読み出す信号から基準信号(第3信号)を生成すると共に、撮像素子212が有する焦点検出センサから読み出す信号から焦点検出に用いる第1信号及び第2信号を出力する。また、画像データ生成部241は、撮像素子212の撮像センサの信号に基づく画像データを表示装置駆動部215に出力すると共に、当該画像データを画像情報メモリ218に記憶させる。
また、信号補正部243は、像ズレ量s2と、第2信号と、基準信号とを用いて、第2信号に生じているケラレを補正する第2補正値を算出する。そして、信号補正部243は、算出した第2補正値により第2信号を補正し第2補正値を算出する。
ここで、デフォーカス量を算出する際に用いる係数は、シミュレーション、実測により予め算出された像ズレ量s3とデフォーカス量との相関を示す値である。
撮像センサ310は、例えば、撮像装置201が撮像する画像の各画素と対応する。なお、焦点検出センサ311が配置されている画素には、近傍の撮像センサ310から読み出す信号に基づいて補間された値が用いられる。
図5は、同実施形態における焦点検出センサ311の一構成例の断面図である。焦点検出センサ311において、マイクロレンズ10は、焦点検出用の光電変換素子12、13の前方に配置されている。
領域94は、マイクロレンズ50が光電変換素子51を投影方向57に仮想の射出瞳90上に投影した領域であり、且つ、マイクロレンズ60が光電変換素子61を投影方向67に仮想の射出瞳90上に投影した領域である。なお、投影方向57と光軸91の方向とは、同じ方向である。
仮想の射出瞳90は、図6の場合と同様に、マイクロレンズ(50、60)の前方d4の距離に設定されている。
領域93は、マイクロレンズ50が光電変換素子53を投影方向57に仮想の射出瞳90上に投影した領域であり、且つ、マイクロレンズ60が光電変換素子63を投影方向67に仮想の射出瞳90上に投影した領域である。
光電変換素子62は、仮想の射出瞳90上の領域92を通過し、マイクロレンズ60に向かう焦点検出光束82によりマイクロレンズ60上に結像する像の強度に応じた信号を出力する。光電変換素子63は、仮想の射出瞳90上の領域93を通過し、マイクロレンズ60に向かう焦点検出光束83によりマイクロレンズ60上に結像する像の強度に応じた信号を出力する。
なお、撮像センサ310の光電変換素子11を投影した領域33と、光学系の射出瞳47とがほぼ一致するようにマイクロレンズ10と光電変換素子11との位置が調節されている。
ライン1007は、焦点検出用の焦点検出センサ311の列を示している。ライン1005、1006は、ライン1007の近傍に配置された撮像センサ310の列を示している。ここで、ライン1007の近傍に配置された撮像センサ310は、ライン1007に含まれる焦点検出センサ311に対応する基準信号を算出する際に基となる信号が読み出されるものである。この撮像センサ310は、対応する焦点検出センサ311に最も近いものでもよいし、シミュレーションや計測などの結果に基づいて予め定めておいてもよい。
なお、撮像センサ310が出力する信号を用いて基準信号を生成するとき、撮像センサ310に設けられている色フィルタによる光量の減少分を図12に示す分光感度特性に応じて補正する。
画像データ生成部241は、ライン1005、1006の撮像センサ310の光電変換素子11から読み出す信号に基づいて基準信号1701を出力し、ライン1007の焦点検出センサ311の光電変換素子12から読み出す信号に基づいて第1信号1702を出力し、ライン1007の焦点検出センサ311の光電変換素子13から読み出す信号に基づいて第2信号1703を出力する。
このとき、光電変換素子12は、投影領域28(図9)を通過する光束を受光し、光電変換素子13は、投影領域29(図9)を通過した光束を受光している。
このとき、信号補正部243は、領域Asにおける基準信号1401の出力平均値Esと、領域A1における第1信号1402の出力平均値E1とを算出する。
また、信号補正部243は、第1信号及び第2信号の全ての領域に渡って出力比を算出せずに、少なくとも3つの領域において出力比を算出し、算出した出力比を用いてスプライン補間、ラグランジュ補間、最小二乗近似などにより他の領域の出力比を補完してもよい。
まず、撮像装置201に電源が供給されることにより焦点検出処理が開始され(ステップS100)、画像データ生成部241がライン1007に含まれる焦点検出センサ311が有する光電変換素子12、13の信号を読み出して第1信号及び第2信号を出力し(ステップS101)、ライン1005、1006に含まれる撮像センサ310の光電変換素子11から信号を読み出して(ステップS102)、ケラレの少ない基準信号を算出する(ステップS103)。
信号補正部243は、算出した出力比V1を用いて第1信号が示す像の強度を補正した第1補正信号を算出すると共に、算出した出力比V2を用いて第2信号が示す像の強度を補正した第2補正信号を算出する。
レンズ駆動制御部206は、受信した制御信号に含まれるレンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ210を駆動して(ステップS111)、被写体を撮像素子212のマイクロレンズ10上に合焦させる。
以降、撮像装置201は、ステップS101〜S111までの動作を繰り返して行う。
図18は、一実施形態の変形例における撮像素子212上の焦点検出センサ311の配置を示す図である。焦点検出センサ311は、符号A1で示されるライン1101と、符号A2で示されるライン1102とに配置されている。ライン1101に配置された焦点検出センサ311は、図9に示した投影領域28を通過する光束を検出する。一方、ライン1102に配置された焦点検出センサ311は、投影領域29(図9)を通過する光束を検出する。この場合、画像データ生成部241は、ライン1101に含まれる焦点検出センサ311の出力を読み出して第1信号を出力し、ライン1102に含まれる焦点検出センサ311の出力を読み出して第2信号を出力する。
Claims (8)
- 射出瞳の異なる領域からの一対の光束をマイクロレンズを通じて受光する焦点検出センサと、該射出瞳からの光束をマイクロレンズを介して受光する撮像センサとを有する撮像素子と、
前記一対の光束それぞれに対応し前記焦点検出センサが出力する第1信号及び第2信号が示す像と、前記光束に対応し前記焦点検出センサの近傍に配置された前記撮像センサが出力する第3信号が示す像とのズレを示す像ズレ量を算出するズレ量算出部と、
前記像ズレ量と、前記第3信号と、前記第1信号及び前記第2信号とから前記第1信号及び前記第2信号の信号レベルを前記第3信号に基づいた信号レベルに補正する補正値を算出する信号補正部と、
前記算出した補正値に基づいて前記第1信号及び前記第2信号を補正した第1補正信号及び第2補正信号を用いてデフォーカス量を算出するAF制御部と
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記信号補正部は、前記第1信号及び前記第2信号のうちいずれか一方と、前記像ズレ量と、前記第3信号とを用いて前記補正値を算出する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記信号補正部は、第1補正値と第2補正値とを含む前記補正値を算出し、
前記第1補正値は、前記像ズレ量、前記第3信号、及び前記第1信号から算出され、前記第1信号の補正に用いられ、
前記第2補正値は、前記像ズレ量、前記第3信号、及び前記第2信号から算出され、前記第2信号の補正に用いられる
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記AF制御部は、前記ズレ量算出部が算出した前記像ズレ量に基づいてデフォーカス量を算出する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記信号補正部は、前記第1信号及び前記第2信号の画素ごとに前記補正値を算出する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記信号補正部は、前記第1信号及び前記第2信号の複数の画素からなる領域ごとに前記補正値を算出する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記焦点検出センサは、前記一対の光束を受光する一対の光電変換素子を有し、該一対の光電変換素子のうち一方の信号より前記第1信号が生成され、他方の光電変換素子の信号より前記第2信号が生成される
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記第3信号は、前記撮像センサの分光感度に応じて補正された信号により生成される
ことを特徴とする撮像装置。
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