JP2016157026A - 撮像面位相差ａｆの制御手段 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチレリーズによるレリーズタイムラグを短縮する撮像装置を提供すること。【解決手段】撮影者の視線の方向を検知する視線検出部を有する撮像装置において、視線検知結果から操作者が次にタッチをする可能性の高い領域を予測し、その予測に基づいて撮像面位相差ＡＦ画素出力の読み出し領域を選択する。【選択図】図３

Description

本発明は、撮像面位相差ＡＦの制御に関し、特に、タッチセンサーからの入力に応じて撮像素子面上の任意の点での測距点選択が可能な撮像装置において、タッチレリーズ時のレリーズタイムラグを短縮する技術に関する。

近年、撮像素子の画素に、位相差ＡＦ用の構成を組み込み、撮像面での位相差ＡＦが可能な撮像素子が提案されている。特許文献１では、撮像素子の一部の受光素子（画素）において、オンチップマイクロレンズの光軸に対して受光部の感度領域を偏心させることで瞳分割機能を付与している。そして、これらの画素を焦点検出用画素とし、撮像用画素群の間に所定の間隔で配置することで、位相差式焦点検出を行なうことができる。

一方、撮像装置の操作手段にも様々な方法が採用されており、例えば、タッチセンサーを搭載している撮像装置においては、スルー画表示上の任意の点をタッチ選択することによって、任意の点を測距対象として選択することができる。特許文献２には、視線検知機能によって、表示装置上の撮影者の視点の位置を検出し、撮影した画像の画像処理に活用する技術が開示されている。

特開２０００−１５６８２３号公報 特開２００５−１０９７５６号公報

しかしながら、上記のような撮像面位相差ＡＦが可能な撮像素子と、タッチセンサーとを有する撮像装置において、撮像面位相差ＡＦ用情報読み出し領域を限定して制御を行うと、タッチ検出から撮影までのタイムラグが延びてしまう場合がある。

例えば、現状選択されている撮像面位相差ＡＦ用情報の読み出し領域と、タッチ選択された領域が異なる場合には、タッチ選択された領域に関する撮像面ＡＦ用情報を再度取得し直さなくてはならず、再取得にかかる時間により、レリーズタイムラグが延びてしまう。

そこで、本発明の目的は、タッチレリーズによるレリーズタイムラグを短縮する撮像装置の構成および制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、撮像面での位相差ＡＦ機能を有する撮像素子と、演算処理部からの画像データを表示する液晶表示部と、表示部の前面に配され撮影者のタッチ操作を検知するタッチセンサーと、操作者の視線の向きを検出する視線検出部を有する撮像装置であって、視線検出部からの信号をもとに、液晶表示部上の視線の位置を判定し、視線の位置情報に基づいて、撮像面位相差ＡＦ画素出力を読み出す領域を選択することを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、視線検知結果から操作者がタッチレリーズをする可能性の高い領域を予測し、その予測に基づいて撮像面位相差ＡＦの読み出し作領域を限定することで、タッチレリーズ時のレリーズタイムラグを極小化することが可能になる。

本発明に係る第１の実施形態の、撮像装置の断面図および背面図 本発明に係る第１の実施形態の、撮像装置のブロック図 本発明に係る第１の実施形態の、撮像装置の制御フローチャート 本発明に係る第１の実施形態の、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域のイメージ図 本発明に係る第１の実施形態の、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域のイメージ図 本発明に係る第１の実施形態の、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域のイメージ図 本発明に係る第２の実施形態の、撮像装置の制御フローチャート 本発明に係る第２の実施形態の、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域のイメージ図 本発明に係る第２の実施形態の、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域のイメージ図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

以下、図１〜４を参照して、本発明の第１の実施例による、所定期間中の視線位置に基づく、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域選択の制御方法について説明する。

図１（ａ）は本発明に係る第１の実施形態の撮像装置の断面図を、図１（ｂ）は撮像装置の背面図を示す。

本発明に係る撮像装置は、図１（ｂ）に示すように、視線検出部１４４を有することを前提とする。以下、図１（ａ）から、各部の説明をする。

図１（ａ）に示すように、１０１は撮像装置、１０２はマウント機構であり、交換レンズ１８１は、このマウント機構１０２を介して撮像装置１０１本体に電気的及び機械的に接続される。

１３１は固体撮像素子である。固体撮像素子の前面にはカバーガラスや光学ローパスフィルター、周辺には防塵・防滴のための密閉用部材を配している。固体撮像素子１３１は、画素毎に、１画素あたりに照射される入射光を光学的に分岐する構成となっており、分岐された光の位相差演算を行うことにより、撮像面での位相差演算が可能な構成となっている。また、通常通りの撮影用画像を取得することも可能である。固体撮像素子１３１で捉えられた物体像は、プリント基板１４１に実装される演算処理回路２０３（図２にて後述）によって画像データに変換され、液晶表示部１４２（後述）に表示される。

ハーフミラー１２１は、結像光学系からの光路Ｌ１を分割して光学ファインダに供給するための可動型のミラーである。フォーカシングスクリーン１１１は、物体像の予定結像面に配置されている。１１２はペンタプリズムである。レンズ１１３は、撮影時、ユーザが光学ファインダ像を観察するためのレンズであり、実際には複数のレンズで構成されている。フォーカシングスクリーン１１１、ペンタプリズム１１２、レンズ１１３はファインダ光学系を構成している。

ハーフミラー１２１の背後には可動型のサブミラー１２２が設けられており、ハーフミラー１２１を透過した光束の内、光路Ｌ１の光軸に近い光束を焦点検出部１２３に偏向している。

サブミラー１２２は、ハーフミラー１２１の保持部材に設けられた回転軸を中心に回転し、ハーフミラー１２１の動きに連動して移動する。尚、この焦点検出部１２３は、位相差検出方式により焦点検出を行う。

ハーフミラー１２１とサブミラー１２２からなる光路分割系は以下の２つの状態を持つ。１つは上述のファインダー光学系に光を導くための第１の光路分割状態。もう１つは、交換レンズ１８１からの光束を直接固体撮像素子１３１に導くために撮影光路Ｌ１から退避した第２の光路分割状態である。

フォーカルプレンシャッタ１２４は先幕と後幕によって構成される。先幕と後幕はそれぞれ複数枚の薄膜遮光素材によって構成され、これらを開閉動作させることにより固体撮像素子１３１への露光量を制御する。

１２５は測光部であり、光電変換素子によって構成される。マウント側からの入射光の一部がハーフミラー１２１によって分離されて測光部に入射しており、測光部の出力から固体撮像素子１３１表面の輝度を間接的に知覚することができる。

１４１は電子回路基板を示す。電子回路基板の詳細の回路構成については、図２のブロック図で示す。１４２は液晶表示部を示す。１４２の前面には、タッチセンサー１４３を配する。１４４は視線検出部を示す。視線検出の方法については特に限定はないが、本実施形態では、視線位置精度が望める角膜反射方式を想定している。

図１（ｂ）は本発明に係る実施形態の撮像装置の背面図を示す。１４２〜１４４は、図１（ａ）で説明した通り、１４２は液晶表示部を、１４３はタッチセンサーを、１４４は視線検出部を示す。

図２は本発明に係る第１の実施形態の、撮像装置のブロック図である。

図２において、１４１はプリント基板で、図２に例示する各回路が実装される。２０２は、撮像装置の動作を主として制御する制御回路であり、後述する撮像装置内の各電気回路の制御をする。２０３は、固体撮像素子１３１に蓄積された電気信号から画像データを生成したり、撮影した画像を表示装置１４２に表示するための信号処理をしたりする演算処理回路である。本実施形態では特に、タッチセンサー１４３からのタッチ検出位置情報の取得、固体撮像素子１３１からの撮像面位相差ＡＦ情報の取得と演算、などの処理を行う。

２０４は、生成された画像データを一時的に保存したり、各電気回路を制御するパラメーターを記憶する、記憶回路である。２１１はシャッター及びミラーの駆動回路で、固体撮像素子１３１を適正に露光させる為にシャッター１２４の開閉制御や、ハーフミラー１２１およびサブミラー１２２のアップ／ダウンの制御を行う。２１２はスイッチ回路で、撮像装置を撮影準備状態とするスイッチ、撮影動作を開始するスイッチ、撮影条件を選択する為のスイッチ等がある。
２１３は操作検出回路で、撮像装置内に設けられた多数の操作部材（不図示）からの信号を制御回路２０２に伝達する。

２２１は、電池２２２の電圧を、撮像装置を構成する各回路ユニットが必要とする電圧に変換して供給する電源回路である。１４２は、液晶表示部を示し、演算処理回路２０３から送信される映像データを受信して表示する。１４３は、タッチセンサーを示し、撮影者のタッチ操作を検出する。タッチセンサー１４３と演算処理回路２０３間で、タッチセンサーの制御データおよびタッチ検出データを送受信する。１４４は、視線検出部を示し、検出した視線の向きに関する情報を、演算処理回路２０３に送信する。

図３は本発明に係る第１の実施形態の、視線検出結果による撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域の選択制御のフローチャートを、図４は、図３のフローチャート中の各ステップにおける撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域を示すイメージ図である。以降、図３のフローチャートに沿って制御の流れを解説するが、途中の一部のステップの解説にあたっては、図４のイメージ図を併用する。

撮像装置の電源が投入され（Ｓ３０１）、かつライブビューモードが選択される（Ｓ３０２）と、Ｓ３０３〜Ｓ３１４に示すステップに応じて、本実施形態における各制御を開始する。

本実施形態は、ライブビュー動作時に所定のフレーム毎に、撮像面位相差ＡＦ情報を事前に取り込むことで、タッチレリーズ動作が行われた後に撮像面位相差ＡＦ情報の取得を開始する場合に比べて、レリーズタイムラグを短縮できる構成を基本としている。しかしながら、事前に撮像面位相差ＡＦ情報を読み出す領域と、実際に撮影者がタッチをする位置とが異なる場合には、新たにタッチされた位置での撮像面位相差ＡＦ情報を取り直す必要があり、レリーズタイムラグが増加してしまう。よって、この基本構成に加えて、撮影者はタッチをしようとする場所を見ている可能性が高いという前提のもと、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域を、視点検出結果に基づいて決定することで、レリーズタイムラグの極小化を図っている。

まず、タッチレリーズモードであるか（Ｓ３０３）、また、視線検知部１４４が動作しているか（Ｓ３０４）を判定する。

タッチレリーズモードが選択され、かつ視線検知部１４４が動作している場合、視線検知結果を取得し（Ｓ３０５）、視線検知結果から表示装置の画素を単位とする座標に換算し、視点位置が表示装置面上にあるかを判定する（Ｓ３０６）。

Ｓ３０３、３０４および３０６の判定結果から、タッチレリーズモード有効、かつ視線検知機能が動作しており、視線検知の結果、視点位置が液晶表示装置面上にある場合には、Ｓ３０７に示す、視点位置に基づく撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域の選択を行う。

Ｓ３０３、３０４および３０６の判定結果の結果、タッチレリーズモード無効、または視線検知機能が動作していない、または動作しているが視点が液晶表示部面上にない場合には、あらかじめ選択されている測距枠に応じた領域を選択する。

ここで、Ｓ３０７およびＳ３０８での撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域選択の流れを、図４を併用して解説する。

図４ａはＳ３０８に示す通り、選択された測距枠に応じて撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域を選択する場合を示す図で、４０１は撮像素子の撮像領域全体を、４０２は前述の焦点検出部１２３によって焦点検出が可能な領域を示す測距枠を、撮像領域４０１に重畳したものである。

静止画撮影モードでは、上記の焦点検出部１２３によって焦点検出が可能な領域の内、１点が選択される。

Ｓ３０８では、静止画撮影モードで測距枠４０３が選択されているとすると、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域は、斜線部領域４０４で示した、測距枠４０３を含む領域を設定する。

図４ｂおよび図４ｃは、Ｓ３０７で視点位置を中心とした領域を、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域として選択する場合を示す図である。まず、図４ｂ中の左に示す図は、撮影者の眼と、液晶表示部・タッチセンサー・視線検知部を含む撮像装置の背面を簡易的に示した図であり、図中の点線の先が撮影者の視点を意味する。

視線検知部にて液晶表示部上の視点位置を検出した後、検出した視点の座標を、撮像素子面上の位置に換算し、図４ｂ中の右に示す図のように、撮像素子面上に換算した視点位置を基準として、斜線で示す領域４０５について撮像面位相差ＡＦ情報の読み出しを実行する。

撮影者の視点が、図４ｂで示した位置から、図４ｃに示した位置に変化した場合は、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域も、変化した視点位置に応じた領域４０６に変更する。

以降、Ｓ３１０でタッチが検出されるまで、Ｓ３０２〜Ｓ３０９に示す、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域の選択、および選択された領域に基づく読み出しを繰り返すことで、視線位置にあわせ、撮像面位相差ＡＦ用情報の読み出し領域が更新されていく。

Ｓ３１０でタッチが検出された場合には、まず、タッチ検出座標がＳ３０７またはＳ３０８で選択された撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域範囲内であるかを判定する（Ｓ３１１）。

タッチ検出座標がＳ３０７またはＳ３０８で選択された読み出し領域の範囲内でない場合、Ｓ３０９で読み込んだ情報は、撮影者の意図する被写体への合焦制御には不適である為、再度、タッチ検出位置に基づく領域で、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出しを行う（Ｓ３１２）。

タッチ検出座標がＳ３０７またはＳ３０８で選択された読み出し領域の範囲内である場合、Ｓ３０９で取得した撮像面位相差ＡＦ情報を用いて、次の合焦制御を行う。

Ｓ３１３では、Ｓ３０９またはＳ３１２で取得した撮像面位相差ＡＦ情報を用いて合焦制御を行い、撮影を実行する（Ｓ３１４）。

以上、Ｓ３０１〜Ｓ３１４が、本発明にかかる第１の実施形態の、視線検出結果に基づく、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域の選択制御のフローチャートである。

上述の通り、視線検知結果から次にタッチ操作がなされる領域を予測し、予測に基づいて撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域を決定することで、タッチレリーズモードでのレリーズタイムラグの極小化ができる。

以下、図５および図６を参照して、本発明の第２の実施例による、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域選択の制御方法について説明する。

本実施形態では、実施例１の形態に加え、視線検知結果の精度に応じて、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域のサイズを変更することで、レリーズタイムラグの極小化に加えて、撮像素子の消費電力を低減する例を挙げる。

視線検知機能・タッチセンサーおよび撮像面位相差ＡＦが可能な撮像素子を有するという撮像装置の基本構成、および視線検知結果に基づいて撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域を選択するという制御の基本は、実施形態１と同じである。

図５は本発明に係る第２の実施形態の、視線検出結果に基づく、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域の選択制御のフローチャートを示す。実施形態１と２の差異は、Ｓ５０１〜Ｓ５０３に示す、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域設定の内容のみである。よって、以降の説明では、制御の全体フローの内、この部分についてのみ説明を行う。図６は図５のフローチャート中の各ステップにおける、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域を示すイメージ図である。以降、図５のフローチャートに沿って撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域の選択制御の流れを解説するが、途中の一部のステップの解説にあたっては、図６のイメージ図を併用する。

まず、Ｓ３０１〜３０５で、視線検知結果から算出した視点の座標情報を、所定の間隔で繰り返し実行し、記憶回路２０４に記録する（Ｓ５０１）。

蓄積される視点の座標情報の内、最新のデータを（Ｘ_ｎ、Ｙ_ｎ）とし、以降、遡って（Ｘ_ｎ−１、Ｙ_ｎ−１）（Ｘ_ｎ−２、Ｙ_ｎ−２）（Ｘ_ｎ−３、Ｙ_ｎ−３）・・・と定義する。

次に、蓄積された過去ｍ回分の視点の座標情報、（Ｘ_ｎ、Ｙ_ｎ）〜（Ｘ_{ｎ−ｍ＋１}、Ｙ_{ｎ−ｍ＋１}）の中から、Ｘ、Ｙそれぞれの最大値・最小値を求める（Ｓ５０２）。

続いて、Ｓ５０２で求めたＸｍａｘ、Ｘｍｉｎ、Ｙｍａｘ、Ｙｍｉｎから、次回からの撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域のサイズを設定する（Ｓ５０３）。

ここで、Ｓ５０１〜Ｓ５０３までの制御を、図６を併用して解説する。図６ａおよびｂは撮影者の眼と、液晶表示部・タッチセンサー・視線検知部を含む撮像装置の背面を簡易的に示した図、および撮像素子と撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域の関係を例示した図であり、図６ａは視点の変化が大きい場合、図６ｂは、視点の変化が小さい場合を示す。

６０１および６０４は、液晶表示部上の視点の軌跡を示し、６０２および６０５は、液晶表示部面上の視点の変遷を、撮像素子面上の位置に換算したものを示し、斜線部６０３および６０６は、選択された撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域を示す。

図６ａのように、視線の変化が大きい場合には、撮影者は合焦させる位置の選択に迷っていて視線位置にタッチする可能性が低いため、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域を広めに設定する。

一方、図６ｂのように、視線の変化が小さい場合には、撮影者が視線位置でタッチレリーズを実行する可能性が高いため、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域を比較的狭く設定し、撮像素子の消費電力を削減する。

上記Ｓ５０１〜５０３の制御により、Ｓ３０７に示す撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域が選択された後は、Ｓ３０９の制御に戻り、Ｓ３１０でタッチが検出されるまで、Ｓ３０２〜Ｓ３０９に示す制御を繰り返す。Ｓ３１０以降の制御は、実施形態１の制御と同じである。

以上、Ｓ３０１〜３１４、および、Ｓ５０１〜Ｓ５０３が、本発明にかかる第２の実施形態の、視線検出結果に基づく撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域の選択制御のフローチャートである。

本実施形態では、視線の軌跡のみから撮像面位相差ＡＦ読み出し領域のサイズを求めたが、視線検出部が出力する、視線検出結果の精度や信頼性に関わる情報（撮影者と撮像装置との距離、周囲の輝度など）を加味しても良い。

上述の通り、実施形態１の例に加え、視線検出結果の精度や信頼性に関わる情報から、撮像面位相差ＡＦ情報の読み出し領域サイズを変更することで、タッチレリーズモードでのレリーズタイムラグの極小化をしつつ、撮像素子の消費電力低減をすることができる。

１０１ 撮像装置本体、１４２ 液晶表示部、１４３ タッチセンサー、
１４４ 視線検出部、
Ｓ３０１〜Ｓ３１４ 視線検出結果に基づく、撮像面位相差ＡＦ情報読み出し領域の選択制御フロー

Claims (2)

1. 撮像面での位相差ＡＦ機能を有する撮像素子（１３１）と、
   演算処理部（２０３）からの画像データを表示する液晶表示部（１４２）と、
   表示部の前面に配され撮影者のタッチ操作を検知するタッチセンサー（１４３）と、
   操作者の視線の向きを検出する視線検出部（１４４）を有する撮像装置（１０１）であって、
   視線検出部（１４４）からの信号をもとに、液晶表示部上の視線の位置を判定し（Ｓ３０５）、視線の位置情報に基づいて、撮像面位相差ＡＦ画素出力を読み出す領域を選択する（Ｓ３０８）ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
2. 前記の撮像面位相差ＡＦ画素出力の読み出し領域を選択する制御（Ｓ３０８）は、所定期間内に取得した複数回の視線位置情報から、視線の軌跡を算出し、当該軌跡線に基づいて読み出し領域を決定する（Ｓ５０３）ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の制御方法。