JP2014206563A - 撮像装置、交換レンズ、及び、撮像システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 着脱可能な交換レンズを撮像装置から取り外す際に、交換レンズに含まれるマイクロレンズアレイと撮像装置に含まれる撮像素子とが互いに接触しないようにすること。
【解決手段】 複数のレンズ（１０１）と、マイクロレンズを２次元に配列したマイクロレンズアレイ（１０２）とを含む着脱可能な交換レンズ（１００）を通過した光の強度分布及び光の入射方向を示す光線情報から、再構成することが可能な画像を生成する撮像装置（１０６、５００）であって、前記光線情報を電気信号に変換する撮像素子（１０３）と、前記交換レンズの取り外し操作が行われた場合に、前記マイクロレンズアレイ及び前記撮像素子の少なくともいずれか一方を、予め決められたそれぞれの退避位置に退避させるように制御する制御手段（１０５、５０１）とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置、交換レンズ、及び、撮像システムの制御方法に関し、特に撮影後にリフォーカス可能な画像データを生成する撮像装置、交換レンズ、及び、撮像システムの制御方法に関するものである。

近年、電子カメラ等の撮像装置において、光の強度分布のみならず光の入射方向の情報をも取得可能な撮像装置（ライトフィールドカメラ）が提案されている。

例えば非特許文献１によれば、撮影レンズと撮像素子との間にマイクロレンズアレイを配置し、撮像素子の複数の画素に対してひとつのマイクロレンズを対応させることで、マイクロレンズを通過した光は複数の画素によって入射方向別に取得される。

このように取得された画素信号（光線情報）に対して、通常の撮影画像を生成するほかに、「Light Field Photography」と呼ばれる手法を適用することで、任意の像面にピントを合わせた画像（以下、リフォーカス画像）を撮影後に再構成することができる。

しかしながら、一つの画素を構成するために複数のマイクロレンズを通過した光を使用するため、再構成された画像の画素数は撮像素子の総画素数に比べて少なくなる。また、通常の画像を生成する際も同様に、同じ撮像素子を用いている通常のカメラで撮影した画像の画素数よりも少なくなり、画像サイズが小さくなってしまう。つまり、ライトフィールドカメラは、あくまでリフォーカス画像を撮影することを前提にしており、通常画像の画素数低下は避けられない。

特許文献１では上記問題を解決する手段として、レンズ交換式カメラを使用して、レンズとカメラの接合部に着脱式のマイクロレンズアレイを配置する構成を提案している。このような構成とすることで、マイクロレンズアレイを装着したときのみリフォーカス画像を撮影でき、マイクロレンズアレイを装着しないときは、通常の画像の撮影ができるとしている。

また、特許文献２ではフォーカスレンズユニットを駆動させるアクチュエータへの電力供給を停止し得る予備動作を検知して、その他のレンズユニットと接触しない位置まで退避する構成を提案している。このような構成とすることで、フォーカスレンズユニットを駆動させるアクチュエータへの電力供給が停止した状態でズーム操作されても、フォーカスレンズユニットがその他のレンズユニットに接触するのを防止することができ、部材の破損を防止できるとしている。

特開２０１０−１０２２３０号公報 特開２０１０−５０９２５号公報

Ｒｅｎ．Ｎｇ、他７名，「Ｌｉｇｈｔ Ｆｉｅｌｄ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔｈ ａ Ｈａｎｄ−Ｈｅｌｄ Ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ Ｃａｍｅｒａ」，Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｔｅｃｈ Ｒｅｐｏｒｔ ＣＴＳＲ ２００５−０２

上述の特許文献１に開示された従来技術では、交換レンズや撮像装置によらずマイクロレンズアレイと撮像素子の配置関係は常に同じである。すなわち、機器ごとに異なる撮像素子の画素数を生かした撮影ができない。また、交換レンズの特性や撮像装置に搭載されている撮像素子の大きさおよび密度に対応してマイクロレンズアレイと撮像素子の配置関係を変える構成にした場合に、マイクロレンズアレイまたは撮像素子が他の部材と接触する危険性がある。

特許文献２に開示された従来技術では、フォーカスレンズユニットの退避のみ言及されており、マイクロレンズアレイと撮像素子との配置が近接しているライトフィールドカメラの構成について言及するものではない。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、着脱可能な交換レンズを撮像装置から取り外す際に、交換レンズに含まれるマイクロレンズアレイと撮像装置に含まれる撮像素子とが互いに接触しないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、複数のレンズと、マイクロレンズを２次元に配列したマイクロレンズアレイとを含む着脱可能な交換レンズを通過した光の強度分布及び光の入射方向を示す光線情報から、撮影後に再構成することが可能な画像を生成する本発明の撮像装置は、前記光線情報を電気信号に変換する撮像素子と、前記交換レンズの取り外し操作が行われた場合に、前記マイクロレンズアレイ及び前記撮像素子の少なくともいずれか一方を、予め決められたそれぞれの退避位置に退避させるように制御する制御手段とを有する。

本発明によれば、着脱可能な交換レンズを撮像装置から取り外す際に、交換レンズに含まれるマイクロレンズアレイと撮像装置に含まれる撮像素子とが互いに接触しないようにすることができる。

第１の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図。 マイクロレンズアレイと撮像素子の位置関係と光線が入射されている画素を光線の進行方向について横から見た模式図。 第１の実施形態における交換レンズ部の取り外し処理のフローチャート。 第１の実施形態における交換レンズを取り外すときのマイクロレンズアレイと撮像素子の位置関係を説明する図。 第２の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る撮像システムについて説明する。撮像システムは、大きく分けて、撮像装置本体１０６と、撮像装置本体１０６に着脱可能な交換レンズ１００との２つのブロックから構成されている。それぞれ様々な種類があり、用途に合わせて組み合わせることが可能である。

交換レンズ１００は、レンズユニット１０１とマイクロレンズアレイ１０２を有する。レンズユニット１０１は複数のレンズで構成され、レンズの種類やレンズ間の距離によって広角や望遠といった任意の画角が得られるものである。交換レンズ１００に入力された光線情報は、レンズユニット１０１を通過し、マイクロレンズアレイ１０２へと入力される。マイクロレンズアレイ１０２は、複数のマイクロレンズを光軸に対して垂直に２次元状に配列したもので、光軸に沿って可動である。

マイクロレンズアレイ１０２を通過した光の強度分布及び光の入射方向を示す光線情報は、光電変換素子を２次元状に配列した撮像素子１０３にて電気信号に変換される。また、本実施形態において、マイクロレンズアレイ１０２上の各マイクロレンズと撮像素子１０３の光電変換素子は、非特許文献１で示されている構成と同様に、１対１で対応しているのではなく、１対複数で対応している。このように対応させることにより、光電変換素子により生成された電気信号に基づいて、撮影後に任意の焦点位置に合焦した画像を再構成することが可能となる。

撮像素子１０３で変換された電気信号は、画像処理部１０４にて画像処理が施され、画像データとなる。取り外し操作検出部１０７は、交換レンズ１００を撮像装置本体１０６から取り外す際の交換レンズ１００の、例えば、回転操作などの取り外し操作を検出して、マイクロレンズ駆動制御部１０５に取り外し操作検出情報を出力する。

マイクロレンズ駆動制御部１０５は、画像処理部１０４から画像データ及び撮像素子１０３の情報を、交換レンズ１００から交換レンズ情報を受け、マイクロレンズアレイ１０２を適切な位置に駆動させる。なお、適切な位置については、図２を参照して説明する。またマイクロレンズ駆動制御部１０５は、取り外し操作検出部１０７から取り外し操作検出情報を受け、マイクロレンズアレイ１０２を交換レンズ１００内部のマイクロレンズ退避位置に駆動させる。このマイクロレンズ退避位置は、交換レンズ１００を取り外す際に、撮像装置本体１０６に接触することのない位置であり、上述した適切な位置よりもレンズユニット１０１側である。

次に、撮影時のマイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３の位置関係について説明する。図２はマイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３の位置関係と光線が入射している画素を光線の進行方向について横から見た図である。図２（ａ）の斜線部分はマイクロレンズアレイ１０２の各マイクロレンズを通過した光線情報を表している。図２（ｂ）、（ｃ）では説明のため斜線を外しているが、各マイクロレンズを通過する２本の矢印で囲まれる領域が光線情報を表している。この時マイクロレンズアレイ１０２はレンズユニット１０１の焦点距離近傍に設置されている。

２００〜２０２はマイクロレンズアレイ１０２上の一部のマイクロレンズを示している。ｄＡ、ｄＢ、ｄＣはそれぞれマイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３間の距離を示しており、長い順にｄＢ、ｄＡ、ｄＣとする。図２（ａ）〜（ｃ）はマイクロレンズ２００〜２０２と光線が入射している撮像素子１０３の画素との関係を距離ｄＡ、ｄＢ、ｄＣ別に示している。

図２（ｂ）、（ｃ）の２０５はマイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３間の距離がｄＡ時の、マイクロレンズアレイ１０２の位置を示している。また、図２（ｂ）において、２０６はマイクロレンズ２００とマイクロレンズ２０１をそれぞれ通過した光線が干渉している干渉部分である。２０７はマイクロレンズ２０１とマイクロレンズ２０２をそれぞれ通過した光線が干渉している干渉部分である。一方、図２（ｃ）において、２０９、２１０は光線が届いていない遮光部分である。

図２（ａ）の状態では、光線が干渉している部分や遮光されている部分が無く、撮像素子１０３には効率よく光線情報が入射できている。一方、図２（ｂ）の状態では、干渉部分２０６、２０７が存在しているが、この干渉部分２０６、２０７はそれぞれ違う被写体からの光線の混合なのでリフォーカス画像として使用できない。また、図２（ｃ）の状態では、遮光部分２０９、２１０が存在しているが、この遮光部分２０９、２１０はリフォーカス画像として使用できない。このように、光線情報を有効に使用するには、マイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３間の距離を調整してリフォーカス画像として使用できる画素を増やす必要がある。即ち、上述したマイクロレンズアレイ１０２の適切な位置は、図２（ａ）に示すような、撮像素子１０３に光線情報が効率よく入射する位置のことである。

次に、本第１の実施形態における交換レンズ１００の取り外し処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。

Ｓ３００では、交換レンズ１００を撮像装置本体１０６から取り外す際の交換レンズ１００の、例えば、回転操作などの取り外し操作があったかを判定する。交換レンズ１００の取り外し操作があった場合はＳ３０１に進み、取り外し操作がない場合はＳ３００に戻る。Ｓ３０１では、取り外し操作検出情報をマイクロレンズ駆動制御部１０５に出力する。Ｓ３０２では、マイクロレンズ駆動制御部１０５はマイクロレンズアレイ１０２を交換レンズ１００内部のマイクロレンズ退避位置まで駆動する制御を行う。

次に、交換レンズ１００を取り外す際のマイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３の関係について図４を用いて説明する。

図４（ｂ）の４００はマイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３間の距離がｄＢ時の、マイクロレンズアレイ１０２の位置を示している。また、図２（ｂ）の４０１はマイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３間の距離がｄＡ時の、マイクロレンズアレイ１０２の位置を示している。

図４（ａ）は、上述した図２（ｂ）と同様の状態で、マイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３間の距離がｄＢであり、光線の干渉部分２０６、２０７が存在している。この干渉部分２０６、２０７はそれぞれ違う被写体からの光線の混合なのでリフォーカス画像として使用できない。図４（ｂ）は、光線情報を有効に使用するためにマイクロレンズアレイ１０２を適切な位置に移動させて、マイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３の距離をｄＡに調整したことを表している。この状態のまま交換レンズ１００の取り外し動作を行うと、マイクロレンズアレイ１０２が撮像装置本体１０６の部材に接触し、破損する恐れがある。

図４（ｃ）は、交換レンズ１００を撮像装置本体１０６から取り外すために、交換レンズ１００の取り外し操作が検出された場合に、マイクロレンズアレイ１０２を交換レンズ１００内部のマイクロレンズ退避位置まで移動させたことを表している。このように、マイクロレンズアレイ１０２を交換レンズ１００内部のマイクロレンズ退避位置に移動することで、撮像装置本体１０６から交換レンズ１００を取り外すときに、マイクロレンズアレイ１０２の破損を防ぐ。

なお、上記第１の実施形態では、交換レンズ１００の取り外し操作の一例として回転操作について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、取り外しボタンの押下等、交換レンズ１００の取り外し動作に付随した操作を検出すれば良い。

また、本第１の実施形態では、取り外し操作検出部１０７を撮像装置本体１０６に搭載する場合について説明しているが、搭載する場所はこれに限定されるものではない。たとえば、取り外し操作検出部１０７を交換レンズ１００内に搭載し、交換レンズ１００から取り外し操作検出情報を受信するようにしても良い。その場合、マイクロレンズ駆動制御部１０５も交換レンズ１００内に搭載することで、交換レンズ１００内において、図３で説明した処理を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態では、マイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３との距離が適切になるように、マイクロレンズアレイ１０２の位置を駆動する構成を有する場合について説明した。これに対し、本第２の実施形態では、マイクロレンズアレイ１０２ではなく、撮像素子１０３の位置を駆動する構成を有する場合について説明する。

図５は、第２の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図である。本第２の実施形態では、撮像装置本体５００が、マイクロレンズ駆動制御部１０５の代わりに撮像素子駆動制御部５０１を有するところが異なる。それ以外の構成については図１と同様であるので、図１と同じ参照番号を付している。

本第２の実施形態において、撮像素子駆動制御部５０１は画像処理部１０４から画像情報及び撮像素子１０３の情報を、交換レンズ１００から交換レンズ情報を受け、撮像素子１０３を適切な位置に駆動させる。なお、撮像素子１０３の適切な位置は、図２（ａ）に示すような、撮像素子１０３に光線情報が効率よく入射する位置のことである。

また撮像素子駆動制御部５０１は、取り外し操作検出部１０７から取り外し操作検出情報を受けると、撮像素子１０３を撮像装置本体５００内部の撮像素子退避位置に駆動させる。この処理は、図３を参照して説明した交換レンズ１００の取り外し処理におけるＳ３０２の動作を、マイクロレンズアレイから撮像素子に置き換えたものである。このように、撮像素子１０３を撮像装置本体５００内部の撮像素子退避位置に移動することで、撮像装置本体５００から交換レンズ１００を取り外すときに、撮像素子１０３の破損を防ぐ。

なお、本第２の実施形態では、撮像素子退避位置は撮像装置本体５００内部である例を示した。その撮像素子退避位置の一例として、マイクロレンズアレイを内蔵していない交換レンズを撮像装置本体５００に装着した際に、撮像素子の位置を調整すること無く、通常の撮影を行うことのできる位置としても良い。この構成では、マイクロレンズアレイを内蔵していない交換レンズを装着した際に撮像素子１０３を適切な位置に駆動させる制御を省くことができる。

また、本第２の実施形態では、取り外し操作検出部１０７を撮像装置本体５００に搭載する場合について説明しているが、搭載する場所はこれに限定されるものではない。たとえば、取り外し操作検出部１０７を交換レンズ１００内に搭載してもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態では、交換レンズの取り外し時にマイクロレンズアレイまたは撮像素子を退避位置に退避させる場合について説明したが、両方の位置を退避させる駆動を行う構成にしても良い。

Claims (12)

1. 複数のレンズと、マイクロレンズを２次元に配列したマイクロレンズアレイとを含む着脱可能な交換レンズを通過した光の強度分布及び光の入射方向を示す光線情報から、撮影後に再構成することが可能な画像を生成する撮像装置であって、
   前記光線情報を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記交換レンズの取り外し操作が行われた場合に、前記マイクロレンズアレイ及び前記撮像素子の少なくともいずれか一方を、予め決められたそれぞれの退避位置に退避させるように制御する制御手段と
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記交換レンズの取り外し操作を検出する検出手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記交換レンズは前記撮像装置からの取り外し操作を検出する検出手段を有し、前記撮像装置は、前記交換レンズから、前記交換レンズの取り外し操作が行われたことを示す情報を受信する受信手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記マイクロレンズアレイの退避位置は、前記撮像装置から前記交換レンズを取り外すときに、前記マイクロレンズアレイが前記撮像装置に接触しない位置であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子の退避位置は、前記撮像装置から前記交換レンズを取り外すときに、前記撮像素子が前記交換レンズに接触しない位置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記撮像素子の退避位置は、マイクロレンズを含まない別の交換レンズを前記撮像装置に装着した場合に、通常の撮像を行うことのできる位置であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 交換レンズを通過した光の強度分布及び光の入射方向を示す光線情報を電気信号に変換する撮像素子を有し、撮影後に再構成することが可能な画像を生成する撮像装置に着脱可能な交換レンズであって、
   複数のレンズと、
   マイクロレンズを２次元に配列したマイクロレンズアレイと、
   前記交換レンズの取り外し操作が行われた場合に、前記マイクロレンズアレイ及び前記撮像素子の少なくともいずれか一方を、予め決められたそれぞれの退避位置に退避させるように制御する制御手段と
   を有することを特徴とする交換レンズ。
8. 前記撮像装置からの取り外し操作を検出する前記交換レンズの取り外し操作を検出する検出手段を更に有することを特徴とする請求項７に記載の交換レンズ。
9. 前記撮像装置は前記交換レンズからの取り外し操作を検出する検出手段を更に有し、前記交換レンズは、前記撮像装置から、前記交換レンズの取り外し操作が行われたことを示す情報を受信する受信手段を更に有することを特徴とする請求項７に記載の交換レンズ。
10. 前記マイクロレンズアレイの退避位置は、前記撮像装置から前記交換レンズを取り外すときに、前記マイクロレンズアレイが前記撮像装置に接触しない位置であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の交換レンズ。
11. 前記撮像素子の退避位置は、前記撮像装置から前記交換レンズを取り外すときに、前記撮像素子が前記交換レンズに接触しない位置であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の交換レンズ。
12. 複数のレンズと、マイクロレンズを２次元に配列したマイクロレンズアレイとを含む着脱可能な交換レンズと、該交換レンズを通過した光の強度分布及び光の入射方向を示す光線情報を電気信号に変換する撮像素子を有し、撮影後に再構成することが可能な画像を生成する撮像装置とからなる撮像システムの制御方法であって、
    検出手段が、前記撮像装置からの前記交換レンズの取り外し操作を検出する検出工程と、
    制御手段が、前記交換レンズの取り外し操作が検出された場合に、前記マイクロレンズアレイ及び前記撮像素子の少なくともいずれか一方を、予め決められたそれぞれの退避位置に退避させる工程を有することを特徴とする制御方法。

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