JP2018129822A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
従来から、撮像画素と撮像画素よりも焦点深度が深い構造を有する焦点検出画素とが配列された撮像素子を有し、撮像画素からの出力に基づいて被写体検出ができない場合には、焦点検出画素からの出力に基づいて被写体検出を行うカメラが知られている(たとえば特許文献1)。 Conventionally, when there is an imaging device in which an imaging pixel and a focus detection pixel having a deeper depth of focus than the imaging pixel are arranged and subject detection cannot be performed based on an output from the imaging pixel, the focus detection pixel A camera that detects a subject based on an output from the camera is known (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記文献の撮像素子と同一素子上の焦点検出画素は構造上、撮像画素と比べて2倍程度の焦点深度が得られるのみであり、また、焦点検出画素が被写体素子上に離散的に配置されているためサンプリングピッチの粗い画像を用いて被写体検出を行うことになり、十分な検出能力が得られないという問題がある。 However, the focus detection pixel on the same element as the image pickup element of the above document is structurally only capable of obtaining about twice the depth of focus compared to the image pickup pixel, and the focus detection pixel is discretely formed on the subject element. Since they are arranged, subject detection is performed using an image having a rough sampling pitch, and there is a problem that sufficient detection capability cannot be obtained.
請求項1の記載の撮像装置は、光学系により形成された被写体の像を撮像し信号を出力する第1撮像素子と、前記光学系を透過した前記被写体からの光束を通過させる複数のマイクロレンズと、前記マイクロレンズのそれぞれに対して複数の受光素子とを有し、前記マイクロレンズごとに複数の信号を出力する第2撮像素子と、前記第1撮像素子による信号に基づいて第1画像を生成する第1画像生成部と、前記第2撮像素子の前記マイクロレンズごとに出力される1つ以上の前記信号に基づいて、第2画像を生成する第2画像生成部と、予め前記第1撮像素子で撮像された像による画像から選択された画像に基づくテンプレート画像と、前記第2画像とから、前記第1画像における、前記テンプレート画像に対応する被写体の像の位置を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記テンプレート画像に対応する被写体の像の位置を示す指標と、前記第1画像と、重ねて表示する表示部と、を有する。
The imaging apparatus according to
本発明によれば、複数のマイクロレンズのそれぞれに対応して設けられた複数の受光素子からの複数の受光信号のうちの一部の第1受光信号に基づいて生成された、結像光学系が撮像素子に形成する被写体像よりも深い被写体深度を有するパンフォーカス画像にて検出された特定の被写体像の位置を観察手段に表示させて、ボケ像上にて被写体の位置を確認することができる。 According to the present invention, the imaging optical system generated based on a part of the first light receiving signals among the plurality of light receiving signals from the plurality of light receiving elements provided corresponding to the plurality of microlenses, respectively. The position of a specific subject image detected in a pan focus image having a depth of subject deeper than the subject image formed on the image sensor is displayed on the observation means, and the location of the subject can be confirmed on the blurred image. it can.
−第1の実施の形態−
図面を参照して本発明による第1の実施の形態に係る撮像装置について説明する。
図1は第1の実施の形態による撮像装置であるデジタルカメラ1の要部構成を説明する図である。なお、説明の都合上、図1に示すように、x軸、y軸、z軸からなる座標系を設定する。デジタルカメラ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とにより構成される、いわゆる一眼レフレックス式のカメラである。
-First embodiment-
An imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a main configuration of a
レンズ鏡筒10は、結像光学系11と絞り12とを備えている。結像光学系11は、被写体像を所定の予定焦点面に結像させるための光学系であり、焦点調節レンズを含む複数のレンズによって構成されている。焦点調節レンズは、レンズ駆動用モータ(不図示)の動作により光軸L方向、すなわち図1のx軸方向に進退駆動する。なお、図1では、図示の都合上、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。絞り12は、結像光学系11を通過する光束、すなわち入射光量を制限する。
The
カメラボディ20内部には、クイックリターンミラー21と、撮像素子22と、サブミラー23と、焦点検出ユニット25と、制御装置26と、マットスクリーン27と、ペンタプリズム28と、接眼レンズ29と、表示用ハーフミラー31と、コンデンサレンズ32と、パターン表示素子33とが設けられている。カメラボディ20の背面には、液晶ディスプレイ等の表示デバイスにより構成される背面モニタ30が設けられている。カメラボディ20には、操作部40が設けられている。
Inside the
クイックリターンミラー21は、非露光時には図1において実線で示す位置に設けられた部分ハーフミラーであり、結像光学系11からの入射光(被写体光)の一部を反射面にてカメラボディ20の上部(図1のz軸−方向)に反射させる。クイックリターンミラー21にて反射された被写体光は、カメラボディ20内の上部に設けられたマットスクリーン27上に結像する。デジタルカメラ1のユーザは、ペンタプリズム28、表示用ハーフミラー31および接眼レンズ29を介して、結像光学系11によりマットスクリーン27に結像された被写体像を視認することができる。換言すると、マットスクリーン27、クイックリターンミラー21および接眼レンズ29を含んで構成される光学ファインダを介して、ユーザは被写体像を観察することができる。
The
パターン表示素子33は、表示用ハーフミラー31の上方であって、コンデンサレンズ32の作用により見かけ上はマットスクリーン27と実質的に同一面に設けられている。パターン表示素子33は、たとえば小型のバックライト付き液晶表示素子であり、後述する制御装置26による制御に従って所定のパターンを表示させる。表示されたパターンは、コンデンサレンズ32を通過して、表示用ハーフミラー31により反射されて接眼レンズ29に導かれる。パターン表示素子33が見かけ上はマットスクリーン27と実質的に同一面に設けられていることにより、ユーザは表示されたパターンが被写体像に重畳された状態で観察できる。
The
サブミラー23は、クイックリターンミラー21の裏面、すなわち結像光学系11からの被写体光が入射する面とは反対側の面に配置されている。サブミラー23は少なくとも撮影画面の幅、すなわち撮像素子22を全て被覆することが可能な大きさを有している。上述したようにクイックリターンミラー21は部分ハーフミラーにより構成されているので、結像光学系11からの被写体光のうちクイックリターンミラー21の反射面を一部透過した他の一部の被写体光がサブミラー23で反射されてz軸+方向へ進み、カメラボディ20の下部に設けられた焦点検出ユニット25に入射する。なお、焦点検出ユニット25の構造については説明を後述する。
The
露光時には、クイックリターンミラー21およびサブミラー23は、不図示の駆動機構により図1の破線で示す位置に退避駆動される(ミラーアップ)。ミラーアップされることにより、結像光学系11からの被写体光は撮像素子22に入射する。
At the time of exposure, the
撮像素子22は、たとえばCCDやCMOS等の固体撮像素子であり、撮像面が結像光学系11の予定焦点面に位置するように配置されている。撮像素子22は、結像光学系11により撮像面に結像された被写体像を撮像し、制御装置26に撮像信号を出力する。なお、図1では図示を省略しているが、撮像素子22の撮像面には、赤外カットフィルター等の種々の光学フィルターが設けられている。
The
制御装置26はマイクロプロセッサやその周辺回路等から構成されており、不図示の記憶媒体(たとえばフラッシュメモリ等)に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、デジタルカメラ1の各部を制御する。制御装置26は、撮像素子22から出力された撮像信号に対して種々の画像処理を施して、被写体像の画像データを生成し、不図示の可搬記憶媒体(たとえばメモリカード等)に生成した画像データを記録する。制御装置26は、焦点検出ユニット25の出力に基づいて算出したデフォーカス量に応じて結像光学系11の焦点調節レンズを駆動させることにより焦点調節を行ったり、パターン表示素子33や背面モニタ30に前ピンや後ピン等の現在の焦点状態を表示させることにより、ユーザによる手動焦点調節を支援する。さらに、制御装置26は、撮像素子22により撮像された画像や、撮影パラメータやデジタルカメラ1の動作モード等の設定を行うための設定メニューを表示させる。なお、制御装置26は、制御プログラムと同等の機能を有する電子回路により構成してもよい。
The
制御装置26は、焦点調節部261と、画像生成部262と、被写体特定部263と、表示制御部264とを機能として備えている。焦点調節部261は、上述のデフォーカス量の算出および焦点調節レンズを駆動させることによる焦点調節を行う。画像生成部262は、焦点検出ユニット25の出力を用いて、結像光学系11が撮像素子22に結ぶ像よりも深い被写体深度を有する画像(以下、パンフォーカス画像と呼ぶ)の生成を行う。被写体特定部263は、生成されたパンフォーカス画像を用いて、特定の被写体を認識する。表示制御部264は、パターン表示素子33を制御して、認識された特定の被写体の位置に対応する位置を、たとえば矩形枠等を用いて表示する。なお、焦点調節部261、画像生成部262、被写体特定部263および表示制御部264の処理については、説明を後述する。
The
操作部40はユーザによって操作される種々の操作部材に対応して設けられた種々のスイッチを含み、操作部材の操作に応じた操作信号を制御装置26へ出力する。操作部材は、たとえばレリーズボタンや、背面モニタ30にメニュー画面を表示させるためのメニューボタンや、各種の設定等を選択操作する時に操作される十字キー、十字キーにより選択された設定等を決定するための決定ボタン、撮影モードと再生モードとの間でデジタルカメラ1の動作を切替えるモード切替ボタン等を含む。また、操作部40により、特定被写体識別機能の有効/無効を設定することができる。特定被写体識別機能は、焦点調節が行われる前段階において、被写界内の特定の被写体を認識して、当該認識した被写体の画面上での位置を指標等を介してユーザに認識させる機能である。
The
図2を参照しながら焦点検出ユニット25について説明する。なお、図2においても、図1と同様にして、x軸、y軸、z軸からなる座標系を設定する。図2の斜視図に示すように、焦点検出ユニット25には、サブミラー23側から見て、マイクロレンズアレイ52、受光素子アレイ53の順序で、互いに平行となるように配置されている。マイクロレンズアレイ52には、サブミラー23と対向する面に、複数の正レンズであるマイクロレンズ54が二次元状に配列されている。複数のマイクロレンズ54のそれぞれの輪郭は矩形形状に形成されている。上述したようにサブミラー23で反射されz軸+方向へ進む被写体光は、マイクロレンズアレイ52を介して受光素子アレイ53に入射する。
The
受光素子アレイ53の撮像面(すなわちマイクロレンズアレイ52に対向する面)には、矩形形状の複数の受光素子(光電変換素子)55が正方配列されている。受光素子55はマイクロレンズ54と比べて小さく形成され、一つのマイクロレンズ54を受光素子アレイ53に投影した範囲には複数の受光素子55が含まれる。すなわち、一つのマイクロレンズ54に対して複数の受光素子55が対応付けて配列されている。上記の構成を有する焦点検出ユニット25は、マイクロレンズアレイ52の前側主面が予定焦点面、すなわち撮像素子22の撮像面と共役な面の近傍に配置されている。
A plurality of rectangular light receiving elements (photoelectric conversion elements) 55 are squarely arranged on the imaging surface of the light receiving element array 53 (that is, the surface facing the microlens array 52). The
なお、図2においては、図示の都合上、マイクロレンズ54および受光素子55の個数を実際よりも少なく図示している。すなわち、焦点検出ユニット25は、図2に示すよりも多くのマイクロレンズ54および受光素子55を備えている。また、図2においては図示を省略しているが、各マイクロレンズ54のそれぞれの境界面には、クロストークの発生を防ぐことを目的として、遮光性のコーティングが施されている。さらに、マイクロレンズアレイ52と受光素子アレイ53との間隔は、各マイクロレンズ54の焦点位置近傍に受光素子アレイ53の撮像面が位置するように定められている。
In FIG. 2, for the convenience of illustration, the number of
図3は、被写体光がマイクロレンズアレイ52および受光素子アレイ53に入射する様子を模式的に示した断面図である。マイクロレンズアレイ52および受光素子アレイ53は、各受光素子55のマイクロレンズ54による像が、素子結像面56に結ぶように配置されている。この素子結像面56は、各マイクロレンズ54の頂点よりも被写体側に位置している。各受光素子55の像の位置、すなわち素子結像面56は、結像光学系11の射出瞳と一致することが理想的であるが、射出瞳面におけるボケ像が十分に小さくなる範囲でのズレは許容される。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing how the subject light enters the
上記の焦点検出ユニット25から出力された受光信号を用いて焦点調節部261が行う焦点調節処理について説明する。焦点調節部261は、マイクロレンズ54_L1〜54_Ln(なお、LnはLn>1)までの(Ln−L1+1)個のマイクロレンズ54について、各々のマイクロレンズ54を通過した光束が入射する受光素子55からの受光信号を用いて、一対の信号列を生成する。すなわち、焦点調節部261は、複数のマイクロレンズ54のそれぞれに対する相対位置関係が同一となる位置関係(第1位置関係)にある受光素子55から出力された受光信号を第1受光信号列とし、複数のマイクロレンズ54のそれぞれに対する相対位置関係が第1位置関係とは異なる位置関係にある受光素子55から出力された受光信号を第2信号列とする。
A focus adjustment process performed by the
図3に示す例では、マイクロレンズ54_L1に対応する複数の受光素子55のうち左端から3番目の受光素子55a1が選択される。同様にして、マイクロレンズ54_L2〜54_Lnのそれぞれについて、左端から3番目の受光素子55a2〜55anが選択される。焦点調節部261は、受光素子55a1〜55anから出力された受光信号を用いて、第1信号列{a(i)}を生成する。
In the example illustrated in FIG. 3, the third light receiving element 55a1 from the left end is selected from among the plurality of light receiving
さらに、マイクロレンズ54_L1に対応する複数の受光素子55のうち右端から3番目(左端から6番目)の受光素子55b1が選択される。同様にして、マイクロレンズ54_L2〜54_Lnのそれぞれについて、右端から3番目の受光素子55b2〜55bnが選択される。焦点調節部261は、受光素子55b1〜55bnから出力された受光信号を用いて、第2信号列{b(i)}を生成する。第1信号列{a(i)}と第2信号列{b(i)}とは、互いに結像光学系11の異なる瞳を通り、素子結像面56上の仮想的な画素56a〜56fを通過する被写体からの光束に対応している。
Further, the third light receiving element 55b1 from the right end (sixth from the left end) among the plurality of light receiving
焦点調節部261は、第1信号列{a(i)}と第2信号列{b(i)}とを用いて像ずれ演算を行い、公知の方法によってデフォーカス量を算出する。焦点調節部261は、算出したデフォーカス量に基づいて焦点調節レンズの駆動量を演算する。ここでは、焦点調節部261は、焦点調節レンズの駆動位置の目標となるレンズ目標位置を演算することにより、レンズの駆動量の演算を行う。なお、レンズ目標位置は、デフォーカス量がゼロとなる焦点調節レンズの位置に相当する。
The
焦点調節部261は、算出したレンズの駆動量、すなわち焦点調節レンズに対するレンズ目標位置に基づいて、レンズ駆動モータ(不図示)へ駆動制御信号を出力する。この駆動制御信号に応じてレンズ駆動モータが焦点調節レンズをレンズ目標位置へ駆動させることにより、結像光学系11の焦点調節が行われる。
The
以下、本実施の形態によるデジタルカメラ1において特定被写体識別機能が有効に設定されている場合の動作を説明する。ユーザによるレリーズボタンの半押し操作により撮影準備が指示されると、制御装置26の画像生成部262は焦点検出ユニット25から出力された受光信号を用いて、パンフォーカス画像を生成する。制御装置26の被写体特定部263は、生成したパンフォーカス画像を用いて特定被写体認識処理を行う。表示制御部264は、認識された特定被写体の位置が接眼レンズ29を介してユーザに把握可能となるように、パターン表示素子33に表示処理を行わせる。以下、パンフォーカス画像生成処理と特定被写体認識処理と表示処理とに分けて説明する。
Hereinafter, an operation when the specific subject identification function is set to be effective in the
1.パンフォーカス画像生成処理
画像生成部262は、ユーザによるレリーズボタンの半押し操作が行われると、パンフォーカス画像生成処理を開始する。画像生成部262は、焦点検出ユニット25を構成する複数の受光素子55からそれぞれ出力された受光信号のうち、所定の受光信号を抽出する。本実施の形態においては、画像生成部262は、一例として、各マイクロレンズ54について、マイクロレンズ54の透過光が入射する範囲のうち実質的に中央に配列されている受光素子55からの受光信号を抽出する。
1. Pan Focus Image Generation Processing The
図3に示す例では、マイクロレンズ54_L1に対応する複数の受光素子55のうち左端から4番目の受光素子55c1からの受光信号が抽出される。同様にして、マイクロレンズ54_L2〜54_Lnのそれぞれについて、左端から4番目の受光素子55c2〜55cnからの受光信号が抽出される。画像生成部262は、マイクロレンズ54の配列に従って、それぞれのマイクロレンズ54に対応して抽出された受光信号を配列した画像データをパンフォーカス画像として生成する。
In the example illustrated in FIG. 3, the light reception signal from the fourth light receiving element 55c1 from the left end among the plurality of light receiving
上述したように、焦点検出ユニット25では、1つのマイクロレンズ54は、多数の受光素子55を被覆する構成を有しているので、1つの受光素子55の受光面の大きさは、1つのマイクロレンズ54の入射面の大きさと比較して、数分の一となる。このため、fナンバーに換算すると、1つの受光素子55においては、1つのマイクロレンズ54によって規定されるfナンバーの数倍となる。図3に示す例では、1つのマイクロレンズ54のfナンバーの10倍以上となる。この結果、結像光学系11の絞り12の最少の絞りに対応する、画面内のほぼ全被写体にピントが合った撮影画像がパンフォーカス画像として擬似的に生成される。換言すると、パンフォーカス画像は、結像光学系11が撮像素子22に結ぶ像よりも十分に被写界深度が深い画像となる。
As described above, in the
なお、1つのマイクロレンズ54について1つの受光素子55からの受光信号を用いてパンフォーカス画像が生成されるものに限定されず、受光信号の抽出対象とする範囲を広げて、パンフォーカス画像を生成するための1つのマイクロレンズ54当たりの受光信号の個数を増やす場合についても、本発明の一態様に含まれる。この場合、撮像素子22に結ぶ像の被写界深度と比べて、3倍以上の被写界深度が得られるように受光信号の個数を増やすことが好ましい。また、マイクロレンズ54の透過光が入射する範囲のうち実質的に中央に配列されている受光素子55からの受光信号を抽出するものに限定されず、透過光が入射する範囲の外縁部近傍に配列されている受光素子55からの受光信号を抽出してもよい。たとえば、図3に示す受光素子55a1〜55anまたは受光素子55b1〜55bnから出力された受光信号を用いてパンフォーカス画像を生成してもよい。
Note that the pan focus image is not limited to the one in which the pan focus image is generated by using the light receiving signal from one
画像生成部262は、ユーザによるレリーズボタンの半押し操作が行われている間は、所定の周期ごと、すなわち焦点検出ユニット25が受光信号を出力するタイミングごとに、上述したようにしてパンフォーカス画像を生成する。すなわち、ユーザによるレリーズボタンの操作が行われなくなるか、または、ユーザによりレリーズボタンが全押し操作されて撮影指示が行われるまでの間、パンフォーカス画像が生成される。
As described above, the
2.特定被写体認識処理
被写体特定部263は、画像生成部262により生成されたパンフォーカス画像に対して、テンプレートマッチング等の手法を用いて特定の被写体を認識する。本実施の形態においては、被写体特定部263は、予め登録されているテンプレート画像とパンフォーカス画像との類似度を算出し、パンフォーカス画像上で類似度が所定値以上の画像領域を被写体の位置として検出する。テンプレート画像は、デジタルカメラ1の出荷時に所定の記憶領域(不図示)に記憶させておいてもよい。この場合、パンフォーカス画像から人物の顔一般を検出することが可能となる。また、テンプレート画像は、生成された画像データからユーザによる設定操作に応じて設定され、所定の記憶領域(不図示)に記憶されてもよい。この場合、特定の人物や特定の衣装の人物を検出することが可能となる。
なお、被写体特定部263による特定被写体認識処理はテンプレートマッチングの手法を用いるものに限定されず、公知の種々の手法を用いることができる。
2. Specific Subject Recognition Processing The
Note that the specific subject recognition processing by the
3.表示処理
表示制御部264は、被写体特定部263にて検出された画像領域、すなわち認識された被写体の位置を示す指標をパターン表示素子33に表示させる。本実施の形態においては、指標として、検出された被写体を囲う矩形枠が表示される。表示制御部264は、被写体特定部263によって検出された画像領域の位置を、パターン表示素子33上における位置に換算して、当該位置に配列されているパターン表示素子33の画素に対して指標の表示を行わせる。パターン表示素子33に表示された指標は、上述したように、コンデンサレンズ32および表示用ハーフミラー31を介して接眼レンズ29に導かれるので、ユーザは、光学ファインダにて被写体が存在する位置を確認することができる。
3. Display Processing The
なお、指標として矩形枠が表示されるものに限定されるものではなく、枠の形状については、多角形や円形等のいずれの形状であってもよい。また、指標として枠が表示されるものに限定されず、マークや矢印など、ユーザが光学ファインダにて被写体の位置を確認することが可能であればよい。 In addition, it is not limited to what displays a rectangular frame as a parameter | index, Any shape, such as a polygon and a circle, may be sufficient as the shape of a frame. Also, the index is not limited to a frame displayed, and any mark or arrow may be used as long as the user can confirm the position of the subject using the optical viewfinder.
特定被写体認識処理において複数の被写体が認識されている場合には、認識された被写体の位置の全てに指標を表示させてもよいし、何れか1つの被写体の位置に指標を表示させてもよいし、所定個数の被写体の位置に指標を表示させてもよい。この場合、撮影画面の中央近傍に位置する1つ、あるいは所定個数の被写体に対応させて指標を表示させてもよい。または、デジタルカメラ1に対して至近の1つ、あるいは所定個数の被写体に対応させて指標を表示させてもよい。何れの態様にて指標を表示させるかについては、たとえばメニュー画面上からユーザによって設定可能に構成されていることが好ましい。
When a plurality of subjects are recognized in the specific subject recognition process, indicators may be displayed at all recognized subject positions, or indicators may be displayed at any one of the subject positions. The index may be displayed at the positions of a predetermined number of subjects. In this case, the index may be displayed corresponding to one or a predetermined number of subjects located near the center of the shooting screen. Alternatively, the index may be displayed in correspondence with one closest to the
特定被写体認識処理において特定の被写体が認識されていない場合には、本実施の形態の表示制御部264は、パターン表示素子33に指標の表示を行わせない。なお、表示制御部264は、ユーザの操作に応じて設定された焦点検出エリアに対応する位置に特定の被写体の存在を検出した時にのみ指標を表示させるものについても本発明の一態様に含まれる。
When the specific subject is not recognized in the specific subject recognition process, the
図4に示すフローチャートを参照しながら、特定被写体識別機能が有効に設定されている場合におけるデジタルカメラ1の処理を説明する。図4に示す処理は制御装置26でプログラムを実行して行われる。このプログラムは、メモリ(不図示)に格納されており、ユーザによってレリーズボタンが半押し操作されると制御装置26により起動され、実行される。
The processing of the
ステップS1においては、画像生成部262は、焦点検出ユニット25から出力された受光信号を用いて、上述したパンフォーカス画像生成処理によってパンフォーカス画像を生成してステップS2へ進む。ステップS2においては、被写体特定部263は、生成されたパンフォーカス画像上にて特定の被写体を認識する特定被写体認識処理を行ってステップS3へ進む。
In step S1, the
ステップS3においては、特定被写体認識処理により特定の被写体が認識されたか否かを判定する。特定の被写体が認識されている場合には、ステップS3が肯定判定されてステップS4へ進む。ステップS4では、表示制御部264はパターン表示素子33に指標の表示を行わせてステップS6へ進む。特定の被写体が認識されていない場合には、ステップS3が否定判定されてステップS5へ進む。ステップS5においては、表示制御部264はパターン表示素子33に指標の表示を行わせずステップS6へ進む。
In step S3, it is determined whether or not a specific subject has been recognized by the specific subject recognition process. If a specific subject is recognized, an affirmative determination is made in step S3 and the process proceeds to step S4. In step S4, the
ステップS6では、焦点調節部261は焦点検出ユニット25から出力される受光信号を用いて、上述したようにしてデフォーカス量を算出して、算出したデフォーカス量に応じてフォーカスレンズを駆動させることにより焦点調節を行ってステップS7へ進む。なお、特定被写体認識処理により特定の被写体が認識されている場合には、認識された被写体の位置に対応して配列されている受光素子55からの受光信号を用いてデフォーカス量を算出する。特定被写体認識処理により特定の被写体が認識されていない場合には、ユーザの操作に応じて設定された焦点検出エリアに対応する位置に配列されている受光素子55からの受光信号を用いてデフォーカス量を算出すればよい。
In step S6, the
ステップS7においては、ユーザによるレリーズボタンの半押し操作が継続しているか否かを判定する。ユーザによるレリーズボタンの半押し操作が継続している場合には、ステップS7が肯定判定されてステップS1へ戻る。ユーザによるレリーズボタンの半押し操作が継続されていない場合には、ステップS7が否定判定されて処理が終了する。なお、ユーザによってレリーズボタンが全押し操作されることによってレリーズボタンの半押し操作が終了した場合には、制御装置26は撮像素子22に撮像信号を出力させ、画像データの生成、記録を行って処理を終了する。
In step S7, it is determined whether or not the half-press operation of the release button by the user is continued. If the half-press operation of the release button by the user continues, an affirmative determination is made in step S7 and the process returns to step S1. If the half-press operation of the release button by the user has not been continued, a negative determination is made in step S7 and the process ends. Note that when the release button is half-pressed by the user fully pressing the release button, the
上述した第1の実施の形態によるデジタルカメラによれば、次の作用効果が得られる。
(1)焦点検出ユニット25は、複数のマイクロレンズ54を配列したマイクロレンズアレイ52と、複数のマイクロレンズ54のそれぞれに対して複数の受光素子55を有し、結像光学系11からの光束をマイクロレンズアレイ52を介して受光してマイクロレンズ52ごとに複数の受光信号を出力する受光素子アレイ53とを有している。画像生成部262は、複数のマイクロレンズ54のそれぞれに対応して出力される複数の受光信号のうちの一部の受光信号に基づいて、結像光学系11が撮像素子22に形成する被写体像よりも深い被写体深度を有するパンフォーカス画像を生成する。被写体特定部263は、生成されたパンフォーカス画像にて特定の被写体を認識し、表示制御部264は、認識された特定の被写体の位置を、パターン表示素子33に表示させるようにした。この過程において、パンフォーカス画像は小さい絞りにて取得された画像に相当するため、画面内でピントが合った被写体が多くなり、特定の被写体を認識する可能性を向上させることができる。
According to the digital camera according to the first embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The
さらに加えて、被写体が移動したり、デジタルカメラ1がふれたり、意図的にパンしたり、最初にデジタルカメラ1を構えたりした場合などのように、所望の被写体像が光学ファインダ上で非常にボケて視認しにくいときであっても、指標がボケ像に重なって表示されることにより、被写体を捉え続けることができる。このため、被写界内の所望の位置に所望の被写体を捉え続けてシャッターチャンスを待つ、すなわち被写体の方向とデジタルカメラ1との相対方向を保ちながらユーザがデジタルカメラ1の位置や姿勢を調節するような場合であっても、シャッターチャンスを逃す機会を低減させることができる。特に、被写体が激しく移動している場合であっても、ユーザは所望の被写体が被写界内で存在している位置を一目で確認して構図を決定することが可能となる。
In addition, a desired subject image can be very displayed on the optical viewfinder, such as when the subject moves, the
結像光学系11として望遠レンズを用い比較的遠方の被写体を撮影する際には、被写界深度が浅く、ピントが合っていない場合の被写体像のボケ量が大きく、かつ、画角が狭くなる。このような場合には、被写体の実際の移動量が微小であっても、光学ファインダを介して観察可能な範囲内での被写体像の移動量は大きくなり、光学ファインダを介したボケ像上で被写体を捉え続けることが困難となるが、指標により被写体像の位置を確認することができるので、被写体を見失いシャッターチャンスを逃す機会を減らすことができる。
When a telephoto lens is used as the imaging
(2)画像生成部262は、複数のマイクロレンズ54のそれぞれに対応する複数の受光素子55のうち、中央部近傍に配列された受光素子55cから出力された受光信号を用いてパンフォーカス画像を生成するようにした。この結果、パンフォーカス画像は絞り最少にて取得された画像、すなわち、画面内のほぼ全被写体にピントが合った状態の画像となるため、特定の被写体を認識するための精度を向上させることができる。
(2) The
(3)焦点調節部261は、複数の受光素子55から出力された複数の受光信号を用いて結像光学系11の焦点状態を検出するようにした。焦点状態を検出するための専用センサとパンフォーカス画像を生成するための専用センサとを兼用することが可能となり、それぞれの専用センサをそれぞれ搭載する場合と比較してスペースの占有率を小さくできるので、デジタルカメラ1の小型化に寄与する。
(3) The
−第2の実施の形態−
本発明の第2の実施の形態によるデジタルカメラについて説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、光学ファインダを備えていない点で第1の実施の形態とは異なる。
-Second Embodiment-
A digital camera according to the second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different points will be mainly described. Points that are not particularly described are the same as those in the first embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that an optical finder is not provided.
図5は第2の実施の形態によるデジタルカメラ100の要部構成を説明するブロック図である。なお、図5においても、図1、図2と同様に、x軸、y軸、z軸からなる座標系を設定する。デジタルカメラ100のカメラボディ101には、レンズマウント9を介してレンズ鏡筒10が着脱可能に取り付けられる。カメラボディ101内部には、撮像素子22と、焦点検出ユニット25と、制御装置26と、ハーフミラー102とが設けられている。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of the
ハーフミラー121は、たとえばペリクルミラー等により構成され、結像光学系11からの被写体光束を2つに分割する。被写体光束の一部はハーフミラー121によって反射されてカメラボディ101の内部上方(図5のx軸+側)に配置された撮像素子22へ導かれる。撮像素子22は、第1の実施の形態の場合と同様に、被結像光学系11により形成された被写体像を撮像して、撮像信号を出力する。被写体光束の他の一部はハーフミラー121を透過して、カメラボディ101の内部背面側(図5のz軸+側)に配置された焦点検出ユニット25へ入射する。焦点検出ユニット25は、図2に示す第1の実施の形態の場合と同様の構造を有し、受光信号を出力する。
The
静止画撮影が行われる場合には、ユーザによるレリーズボタンの全押し操作に応じて撮影開始が指示されるまでの間、背面モニタ30にライブビュー画像が表示される。すなわち、制御装置26は、撮像素子22から所定の周期(たとえば1/60秒、1/30秒等)にて出力される撮像信号を用いて、順次、画像データを生成し、ライブビュー画像として背面モニタ30に表示させる。換言すると、ユーザは、背面モニタ30に表示されたライブビュー画像により被写体像を観察することができる。
When still image shooting is performed, the live view image is displayed on the
焦点検出ユニット25は所定の周期にて受光信号を出力する。なお、焦点検出ユニット25が受光信号を出力する周期は、撮像素子22がライブビュー画像の生成のために撮像信号を出力する周期と同一でもよいし、異なっていてもよい。特定被写体識別機能が有効に設定されている場合には、制御装置26は、第1の実施の形態と同様にして、パンフォーカス画像生成処理、特定被写体認識処理および表示処理を行う。ただし、表示処理の際には、表示制御部264は、特定の被写体の位置を示す指標を、背面モニタ30に表示させる。すなわち、表示制御部264は、特定被写体認識処理にて特定された被写体の位置を背面モニタ30での位置に換算し、ライブビュー画像として表示される画像データに指標を重畳させる。その結果、所望の被写体像が背面モニタ30上で非常にボケて視認しにくいときであっても、指標がボケ像に重なって表示されることにより、被写体を捉え続けることができ、シャッターチャンスを逃す機会を低減させることができる。
制御装置26は、ユーザによりレリーズボタンが全押し操作され、撮影開始が指示されるまでの間、上記の動作を継続して行う。
The
The
動画撮影の場合には、ユーザにより動画撮影開始が指示されると、制御装置26は、撮像素子22から所定の周期(たとえば1/60秒、1/30秒等)にて出力される撮像信号を用いて、順次、画像データを生成し、動画として背面モニタ30に表示させる。焦点検出ユニット25は、上記のライブビュー画像を表示している場合と同様に、所定の周期にて受光信号を出力し、特定被写体識別機能が有効に設定されている場合には、制御装置26は、第1の実施の形態と同様にして、パンフォーカス画像生成処理、特定被写体認識処理および表示処理を行う。ただし、表示処理の際には、表示制御部264は、特定被写体認識処理にて特定された被写体の位置を背面モニタ30での位置に換算し、動画像として表示される画像データに指標を重畳させる。
In the case of moving image shooting, when an instruction to start moving image shooting is given by the user, the
制御装置26は、ユーザにより動画撮影の停止が指示されるまでの間、上記の動作を継続して行う。なお、動画撮影の開始/停止の指示は、ユーザが専用ボタンを操作することによって行ってもよいし、撮影モードとして動画撮影モードを選択した状態で、レリーズボタンを全押し操作することによって行ってもよい。
The
以上で説明した第2の実施の形態によれば、光学ファインダを備えていないデジタルカメラ100であっても、特定した被写体の位置を背面モニタ30に表示される画像に指標を重畳させることにより示すことができる。その結果、第1の実施の形態によるデジタルカメラ1と同様の作用効果を得ることができる。
According to the second embodiment described above, even in the
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(1)画像生成部262は受光信号の一部を用いてパンフォーカス画像を生成するものに限定されず、いわゆるライトフィールドカメラにおける任意焦点面の画像を合成する技術を応用して、画像内の各点ごとに該当する焦点面合成画像から抜き出した画素を連ねてパンフォーカス画像を生成してもよい。この場合、パンフォーカス画像中の一画素を合成するために、複数のマイクロレンズ54にそれぞれ覆われた受光素子55を用いることになるので、よりノイズの少ないパンフォーカス画像が生成され、特定の被写体が認識される確率を増加させることができる。
The following modifications are also within the scope of the present invention, and one or a plurality of modifications can be combined with the above-described embodiment.
(1) The
(2)制御装置26は、特定被写体認識処理の後、被写体特定部263により認識された特定の被写体の位置に応じて表示処理および焦点調節処理を行うものに代えて、表示処理のみを行うものについても本発明の一態様に含まれる。すなわち、光学ファインダにて指標に基づいて特定の被写体の位置を確認したユーザによる手動操作に従って、焦点調節を行うようにしても良い。なお、デジタルカメラ1、100は、特定被写体認識処理の結果に応じて自動的に焦点調節を行うモードと、手動操作に従って焦点調節を行うモードとを備え、何れかをユーザが、たとえば操作部40を操作することにより選択可能に構成されていても良い。
(2) The
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 As long as the characteristics of the present invention are not impaired, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .
1、100…デジタルカメラ、22…撮像素子、
25…焦点検出ユニット、26…制御装置、
29…接眼レンズ、30…背面モニタ、
31…表示用ハーフミラー、32…コンデンサレンズ、
33…パターン表示素子、40…操作部、
52…マイクロレンズアレイ、53…受光素子アレイ、
54…マイクロレンズ、55…受光素子、
261…焦点調節部、262…画像生成部、
263…被写体特定部、264…表示制御部
1, 100 ... Digital camera, 22 ... Image sensor,
25 ... focus detection unit, 26 ... control device,
29 ... eyepiece, 30 ... rear monitor,
31 ... half mirror for display, 32 ... condenser lens,
33 ... pattern display element, 40 ... operation unit,
52 ... Micro lens array, 53 ... Light receiving element array,
54 ... micro lens, 55 ... light receiving element,
261: Focus adjustment unit, 262: Image generation unit,
263 ... Subject specifying unit, 264 ... Display control unit
Claims (7)
前記光学系を透過した前記被写体からの光束を通過させる複数のマイクロレンズと、前記マイクロレンズのそれぞれに対して複数の受光素子とを有し、前記マイクロレンズごとに複数の信号を出力する第2撮像素子と、
前記第1撮像素子による信号に基づいて第1画像を生成する第1画像生成部と、
前記第2撮像素子の前記マイクロレンズごとに出力される1つ以上の前記信号に基づいて、第2画像を生成する第2画像生成部と、
予め前記第1撮像素子で撮像された像による画像から選択された画像に基づくテンプレート画像と、前記第2画像とから、前記第1画像における、前記テンプレート画像に対応する被写体の像の位置を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記テンプレート画像に対応する被写体の像の位置を示す指標と、前記第1画像と、重ねて表示する表示部と、
を有する撮像装置。 A first image sensor that captures an image of a subject formed by the optical system and outputs a signal;
A plurality of microlenses that allow a light beam from the subject that has passed through the optical system to pass therethrough, and a plurality of light receiving elements for each of the microlenses, and that outputs a plurality of signals for each of the microlenses. An image sensor;
A first image generation unit that generates a first image based on a signal from the first image sensor;
A second image generation unit that generates a second image based on one or more of the signals output for each of the microlenses of the second image sensor;
A position of an image of a subject corresponding to the template image in the first image is detected from a template image based on an image selected from images obtained by the first image sensor in advance and the second image. A detector to perform,
An index indicating the position of the image of the subject corresponding to the template image detected by the detection unit, the display unit displaying the first image in an overlapping manner,
An imaging apparatus having
前記テンプレート画像に対応する被写体とは特定の人物である、撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
An imaging device in which the subject corresponding to the template image is a specific person.
前記表示部による、前記テンプレート画像に対応する被写体の像の位置を示す指標の表示は、前記撮像装置による動画撮影中に行われる撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, wherein:
The display device displays an index indicating a position of an image of a subject corresponding to the template image during imaging of a moving image by the imaging device.
前記検出部により複数の前記テンプレート画像に対応する被写体の像が検出されると、前記表示部は複数の前記指標を表示する撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 3,
When the detection unit detects images of a subject corresponding to the plurality of template images, the display unit displays the plurality of indices.
前記検出部により複数の前記テンプレート画像に対応する被写体の像が検出されると、前記表示部は中央近傍に位置する前記テンプレート画像に対応する被写体の像の位置に前記指標を表示する撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 3,
When the detection unit detects images of a subject corresponding to the plurality of template images, the display unit displays the index at the position of the subject image corresponding to the template image located near the center.
前記検出部により複数の前記テンプレート画像に対応する被写体の像が検出されると、前記表示部は前記撮像装置から最も近いに位置する前記テンプレート画像に対応する被写体の像の位置に前記指標を表示する撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 3,
When the image of the subject corresponding to the plurality of template images is detected by the detection unit, the display unit displays the index at the position of the image of the subject corresponding to the template image located closest to the imaging device. An imaging device.
複数の前記マイクロレンズごとに出力される2つ以上の受光信号を用いて結像光学系の焦点状態を検出する焦点検出部を備える撮像装置。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 6,
An imaging apparatus including a focus detection unit that detects a focus state of an imaging optical system using two or more light reception signals output for each of the plurality of microlenses.
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