JP2017138624A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施の形態による撮像装置の構成を示す図である。撮像装置1は、カメラボディ20と、レンズマウント9を介してカメラボディ20に着脱可能なレンズ鏡筒10とから成る。レンズ鏡筒10は、被写体像を所定の予定焦点面に結像させる結像光学系11と、結像光学系11への入射光量を調節する絞り12を有している。なお、図1では結像光学系11を1枚のレンズとして模式的に示しているが、結像光学系11は実際には、結像光学系11の焦点状態を調節するフォーカシングレンズを含む複数のレンズで構成されている。
次に、図2を用いて、焦点検出ユニット30の詳細を説明する。図2は焦点検出ユニット30の斜視図である。図2に示すように、焦点検出ユニット30内には、ペリクルミラー21側から見て、マイクロレンズアレイ31、副撮像素子32の順に、これらの各部材が平行に配置されている。マイクロレンズアレイ31は、正レンズであるマイクロレンズ35を複数有している。各マイクロレンズ35は、円形状の球面レンズから4辺を落とした形状に形成され、光軸Lの方向から見て略正方形形状でなる。複数のマイクロレンズ35は、マイクロレンズアレイ31のペリクルミラー21側の面に、二次元状の正方配列から45度傾いた配置で設けられている。
ところで、カメラボディ20のレンズマウント9に装着可能なレンズ鏡筒10には、(1)カメラボディ20からフォーカスレンズの駆動制御が可能か否か、(2)カメラボディ20から撮影F値(絞り値)の制御が可能か否か、(3)カメラボディ20から結像光学系11の収差特性を表す収差情報が取得可能か否か、等により複数の種類が存在する。制御装置23は、カメラボディ20に装着されたレンズ鏡筒10が、これらの種類のうちどの種類に該当するレンズ鏡筒10かを判断し、レンズ鏡筒10の制御内容を変更する。以下、各々の種類における制御装置23の制御内容について説明する。
フォーカスレンズの駆動制御をカメラボディ20側から行うことができる場合、制御装置23はいわゆるオートフォーカス制御を行う。例えばカメラボディ20の動作モードを静止画撮影モードに設定した後、ユーザがレリーズスイッチを半押しする等の所定の撮影準備操作を行うと、制御装置23は焦点検出ユニット30を用いて結像光学系11の焦点検出を行い、検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動させピント調節を行う。
撮影F値の制御をカメラボディ20側から行うことができる場合、すなわち露光時における絞り12の開口径をカメラボディ20から制御可能である場合、制御装置23はカメラボディ20に設けられた不図示の操作部材により撮影F値の入力を受け付ける。また、後述する種々の制御において、絞り12の開口径を制御する必要がある場合、制御装置23は絞り12の開口径を自動的に制御する。
レンズ鏡筒10の中には、結像光学系11の収差特性を表す収差情報をカメラボディ20に送信可能なものが存在する。このようなレンズ鏡筒10は、例えば収差情報が予め格納されている不図示の記憶媒体を備え、カメラボディ20からの指示に応じてこの記憶媒体から収差情報を読み出してカメラボディ20に送信する。この種のレンズ鏡筒10が装着された場合、制御装置23は予めレンズ鏡筒10からこの収差情報を受信しておき、少なくともレンズ鏡筒10が装着されている間、この収差情報を不図示のメモリ等に記憶する。そして、焦点検出の際に、この収差情報を用いて焦点検出結果を補正し、焦点検出の精度を高める。
ここで、本実施形態の収差測定モードにおける収差の演算方法について説明する。図3は、結像光学系11および焦点検出ユニット30の模式図である。なお、図3では、焦点検出ユニット30の中心部分(結像光学系11の光軸L付近)のみを拡大して図示している。
C(N)=Σ|a(i)−x(j)| …(1)
DL=(Cr−Cf)/2 …(2)
E=max{(Cf−C0),(Cr−C0)} …(3)
Sa=N0+DL/E …(4)
制御装置23は同様の手順で部分瞳13b〜13hにそれぞれ対応する像ずれ量Sb〜Shを演算する。制御装置23は、この像ずれ量Sa〜Shを収差情報として扱う。
図4は、マスク部材33をレンズ鏡筒10側(被写体側)から見た模式図である。マスク部材33は、結像光学系11からの入射光を遮光する遮光部36aと、入射光を透過する透明部36bとを有する。
次に、本実施形態において実行する収差測定処理の流れについて説明する。制御装置23は、例えばモードダイヤル等の操作部材により、ユーザがカメラボディ20の動作モードを収差測定モードに設定すると、収差測定処理を開始する。
次に、本実施形態における焦点検出動作について説明する。ユーザは静止画の撮影を行う際、例えばモードダイヤル等の操作部材により、カメラボディ20の動作モードを静止画撮影モードに設定する。制御装置23はこれに応じて、マスク部材33が退避位置以外にある場合、マスク部材33を退避位置まで駆動させる。ユーザが例えばレリーズスイッチを半押しする等の所定の撮影準備操作を行うと、制御装置23は焦点検出ユニット30を用いて結像光学系11の焦点検出を行う。以下、撮影準備操作に応じて行われる焦点検出の詳細について説明する。
C(N)=Σ|q(i)−r(j)| …(5)
上式(5)において、j−i=Nであり、Nはシフト数である。また、Σはiに関する所定範囲の総和演算を表す。
DL=(Cr−Cf)/2 …(6)
E=max {(Cf−C0),(Cr−C0)} …(7)
Na=N0+DL/E …(8)
Df=Kf・Δn …(9)
(1)撮像装置1は、結像光学系11を透過した光束が入射するよう二次元状に配置された複数のマイクロレンズ35と、複数のマイクロレンズ35の各々に対応して当該マイクロレンズ35の後側に配置された複数の受光素子を有する受光素子アレイ32と、結像光学系11を透過した光束の一部を遮蔽することにより、結像光学系11を透過した光束の断面を、結像光学系11の光軸Lに対して偏よった形状に制限する遮蔽状態(第1〜第4位置)と、結像光学系11を透過した光束を遮蔽せずに通過させる通過状態(退避位置)とを切り替え可能なマスク部材33と、開放F値の結像光学系11を透過し、且つ上記遮蔽状態のマスク部材33により一部が遮蔽された光束に対応する受光素子アレイ32の出力信号に基づいて、結像光学系11の収差に関する収差情報を検出する制御装置23と、を備える。これにより、結像光学系11のF値がマイクロレンズ35のF値よりも小さい場合(すなわち、結像光学系11がマイクロレンズ35よりも明るいレンズである場合)でも、収差の測定を行うことができる。また、撮像装置1自体で収差を測定することができるので、収差を測定するための専用の機械を用いる必要がなく、また操作が簡単である。
図6は、本発明の第2の実施の形態による撮像装置2の構成を示す図である。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同様の各部については、第1の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。撮像装置2は、レンズ鏡筒10と、カメラボディ120と、レンズ鏡筒10およびカメラボディ120の間に装着される中間アダプタ130とからなる。カメラボディ120は、第1の実施の形態のカメラボディ20と比較して、ペリクルミラー21および焦点検出ユニット30を有していない点で異なるが、この他の構成は同一である。すなわち、カメラボディ120は、被写体光を反射する部材をもたない、メタルバックの比較的短いカメラボディである。
中間アダプタ130は、結像光学系11を透過した光束が入射するよう二次元状に配置された複数のマイクロレンズ35と、複数のマイクロレンズ35の各々に対応して当該マイクロレンズ35の後側に配置された複数の受光素子を有する受光素子アレイ32と、結像光学系11を透過した光束の一部を遮蔽することにより、結像光学系11を透過した光束の断面を、結像光学系11の光軸Lに対して偏よった形状に制限する遮蔽状態(第1〜第4位置)と、結像光学系11を透過した光束を遮蔽せずに通過させる通過状態(退避位置)とを切り替え可能なマスク部材33と、開放F値の結像光学系11を透過し、且つ上記遮蔽状態のマスク部材33により一部が遮蔽された光束に対応する受光素子アレイ32の出力信号に基づいて、結像光学系11の収差に関する収差情報を検出するアダプタ制御装置133と、を備える。また、中間アダプタ130は、焦点検出用の所定F値の結像光学系11を透過した光束に対応する受光素子アレイ32の出力信号に基づいて、結像光学系11の焦点調節状態を検出するアダプタ制御装置133と、検出した結像光学系11の焦点調節状態を、上記収差情報と撮影F値とに基づき補正するアダプタ制御装置133と、を備える。このように、第2の実施の形態による中間アダプタ130によれば、第1の実施の形態と同様に収差測定および焦点検出を行うことができるので、第1の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
上述した実施の形態において、更に、マスク部材33を焦点検出用の第5位置に駆動可能とするようにしてもよい。図7に示すように、第5位置は、マスク部材33の透明部36bの中心Oが、結像光学系11の光軸Lと一致する位置である。すなわち、マスク部材33の透明部36bが光軸Lに対して上下左右対称な形状である。マスク部材33を第5位置に駆動することにより、結像光学系11を通過した被写体光束14を絞り込むことができるようになっている。
マイクロレンズ35の配列は、図2に示したものに限定されない。例えば、図8に示すように、マイクロレンズ35が略六角形に形成されたハニカム配置のマイクロレンズアレイ31を利用してもよい。図8は、変形例2において、図5と同様に、結像光学系11のF値がマイクロレンズ35のF値よりも小さい状態での、副撮像素子32に形成される被写体像を模式的に示す図である。上述した実施の形態と同様に、マスク部材33が退避位置にある場合の被写体像Im1は、図8(a)に示すように、マイクロレンズ35を垂直に投影した範囲よりも広い円形状に形成されるため、隣り合うマイクロレンズ35同士で一部重なってしまう。
上述した実施の形態では、マスク部材33の透明部36bの形状が円形状である例について説明したが、これに限らなくてよく、例えば多角形形状などであってもよい。マスク部材33の透明部36bの形状は、撮影光路に挿入された場合に、マイクロレンズアレイ31による副撮像素子32の受光素子の逆投影像を考慮すると、光軸L上にある受光素子の像と絞り開口の一方向の最外周部に近い受光素子の像をいずれもけらず、かつ、隣接するマイクロレンズ35からその最外周部に近い受光素子に注ぐ光を遮る形状であればいい。
上述したカメラボディ20の代わりに、一般的な一眼レフレックスカメラに近い構成を有するカメラボディにおいて、上述したマスク部材33とマスク部材駆動装置34を設けるようにしてもよい。この場合、マスク部材33は、クイックリターンミラーの前に設けるようにしてもよいし、サブミラーの反射面の前に設けるようにしてもよい。
上述した実施の形態では、マスク部材33を第1〜第4位置に駆動することにより、透明部36b(すなわち絞り)を上下左右にそれぞれ偏心させて収差測定を行う例について説明したが、これに限らず、より多くの方向について透明部36bを偏心させて、より精密に収差を測定するようにしてもよい。また、逆に、マスク部材33を第1位置および第2位置にのみ駆動させて(すなわち、左右方向にのみ透明部36bを偏心させて)、収差測定を行うようにしてもよい。直接測定できない必要な部分の必要な方向の収差情報については、収差が回転対称であるなどの仮定の元で割り出すようにすればよい。
ペリクルミラー21に代えて、ホログラム素子を形成したペリクルフィルムを設けてもよい。ホログラム素子により特定波長の光束の反射角度を変化させられるので、ペリクルミラー21と同様の構成を、ペリクルミラー21よりも浅い角度で実現することができる。この場合、撮像には特定波長の光束のみ欠けた被写体光を用いることになるが、ごく狭い波長域の光が欠けるだけなので、通常の撮像にはほとんど影響はない。これによりフランジバックを短くできるので、例えば中間アダプタ等を介してレンズ鏡筒10を装着する場合に、より多様な種類のレンズ鏡筒10に対応することが可能となる。
収差測定の場合と同様に、マスク部材33の駆動を伴う焦点検出を行ってもよい。すなわち、マスク部材33を第1位置に駆動して得た受光信号と、第2位置に駆動して得た受光信号とから、デフォーカス量を演算するようにしてもよい。ただし前述の通り、例えば移動する被写体を撮影する場合など、2つの受光信号の基となる被写体像が異なる場合にはデフォーカス量を正しく検出できないので、ユーザが指定した場合のみマスク部材33の駆動を伴う焦点検出を行うようにすることが望ましい。例えば、ユーザが固定的な被写体を撮影する場合には上記の焦点検出を行うモードを選択し、それ以外の場合には第1の実施形態で説明した焦点検出を行うモードを選択するように撮像装置を構成する。
マスク部材駆動装置34によりマスク部材33を駆動させる代わりに、遮光部36aおよび透明部36bを液晶により構成して、マイクロレンズ35からの光束の遮光と透過とを切り替えてもよい。
収差情報は、上述した像ずれ量Sa〜Sp以外の情報であってもよい。例えば、デフォーカス量を補正する演算の途中で表れる中間データであってもよい。その他、最終的に焦点検出結果から収差の影響を軽減可能なデータであれば、どのような形式のデータであってもよい。
収差測定時のF値を、上述した各実施形態のように開放F値にしない場合であっても、本発明を適用することが可能である。ただし、この場合には、絞り12により遮光される箇所(より光軸Lから遠い部分瞳)の収差を測定することはできない。
Claims (5)
- 着脱可能な交換レンズの有する結像光学系を透過した光束が入射するよう二次元状に配置された複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズの各々に対応して当該マイクロレンズの後側に配置された複数の受光素子を有する受光素子アレイと、
前記交換レンズに記憶された第1収差情報を取得する収差取得部と、
前記受光素子アレイの出力信号に基づいて、前記結像光学系の収差に関する第2収差情報を検出する収差検出部と、
を備える撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記収差取得部が前記第1収差情報を取得できない場合、前記収差検出部による前記第2収差情報の検出が行われる収差測定モードの設定が可能となる撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
操作部材をさらに備え、
前記操作部材が操作されることによって、前記収差検出部による前記第2収差情報の検出を行う撮像装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記結像光学系を透過した光束の一部を遮蔽することにより、前記結像光学系を透過した光束の断面を、前記結像光学系の光軸に対して偏よった形状に制限する遮蔽状態と、前記結像光学系を透過した光束を遮蔽せずに通過させる通過状態とを切り替える遮蔽部と、
前記遮蔽部を駆動する駆動部とをさらに備え、
前記収差検出部による前記第2収差情報の検出が行われる場合に、前記駆動部は前記遮蔽部を前記遮蔽状態になるように駆動し、
前記収差検出部は、前記遮蔽状態の前記遮蔽部により一部が遮蔽された前記結像光学系を透過した光束に対応する前記受光素子アレイの出力信号に基づいて、前記結像光学系の収差に関する前記第2収差情報を検出する撮像装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記結像光学系を透過した光束を受光し画像信号を出力する撮像素子と、
前記第1収差情報または前記第2収差情報に基づいて、焦点検出結果を補正する焦点検出部とをさらに備える撮像装置。
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