JP2018129822A - Imaging apparatus - Google Patents

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桑田 知由己
Tomoyuki Kuwata
知由己 桑田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a subject detecting ability using an output from a focus detection pixel.SOLUTION: An imaging apparatus includes: a first image pickup device for capturing an image of a subject formed by an optical system and outputting a signal; a second image pickup device that has a plurality of microlenses transmitting a luminous flux from the subject transmitted through the optical system, and a plurality of light-receiving elements respectively corresponding to the microlenses, and that outputs a plurality of signals by each microlens; a first image generation part for generating a first image based on the signal by the first image pickup device; a second image generation part for generating a second image based on at least one signal output by each microlens of the second image pickup device; a detection part for detecting the position of the subject image in the first image corresponding to a template image, from the second image and the template image that is based on an image selected from images preliminarily captured by the first image pickup device; and a display part for displaying the first image as overlapping an indicator indicating the position of the subject image corresponding to the template image detected by the detection part.SELECTED DRAWING: Figure 1

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).

特開2010−68439号公報JP 2010-68439 A

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 claim 1, wherein a first imaging element that captures an image of a subject formed by an optical system and outputs a signal, and a plurality of microlenses that allow a light flux from the subject that has passed through the optical system to pass therethrough. A plurality of light receiving elements for each of the microlenses, a second image sensor that outputs a plurality of signals for each of the microlenses, and a first image based on a signal from the first image sensor. A first image generation unit to generate, a second image generation unit to generate a second image based on one or more of the signals output for each of the microlenses of the second image sensor, and the first The position of the subject image corresponding to the template image in the first image is detected from the template image based on the image selected from the images obtained by the image pickup element and the second image. Having a detection unit that, the index indicating the position of the image of the object corresponding to the template image detected by the detection unit, the first image, and a display unit for displaying superimposed.

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.

本発明の第1の実施の形態によるデジタルカメラの要部構成図1 is a main part configuration diagram of a digital camera according to a first embodiment of the present invention. 実施の形態によるデジタルカメラが備える焦点検出ユニットの斜視図The perspective view of the focus detection unit with which the digital camera by an embodiment is provided 被写体光がマイクロレンズアレイおよび受光素子アレイに入射する様子を模式的に示した断面図Sectional view schematically showing how the subject light enters the microlens array and the light receiving element array 実施の形態によるデジタルカメラの特定被写体認識処理が有効に設定されている場合の処理を説明するフローチャートThe flowchart explaining a process in case the specific object recognition process of the digital camera by embodiment is set effectively 本発明の第2の実施の形態によるデジタルカメラの要部構成図The principal part block diagram of the digital camera by the 2nd Embodiment of this invention

−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 digital camera 1 that is an image pickup apparatus according to the first embodiment. For convenience of explanation, as shown in FIG. 1, a coordinate system including an x axis, a y axis, and a z axis is set. The digital camera 1 is a so-called single-lens reflex camera that includes a camera body 20 and a lens barrel 10 that can be attached to and detached from the camera body 20 via a lens mount 9.

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 lens barrel 10 includes an imaging optical system 11 and a diaphragm 12. The imaging optical system 11 is an optical system for forming a subject image on a predetermined planned focal plane, and is composed of a plurality of lenses including a focus adjustment lens. The focus adjustment lens is driven back and forth in the direction of the optical axis L, that is, the x-axis direction of FIG. 1 by the operation of a lens driving motor (not shown). In FIG. 1, for convenience of illustration, the imaging optical system 11 is schematically shown as a single lens. The diaphragm 12 limits a light beam passing through the imaging optical system 11, that is, an incident light amount.

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 camera body 20, there are a quick return mirror 21, an image sensor 22, a sub mirror 23, a focus detection unit 25, a control device 26, a mat screen 27, a pentaprism 28, an eyepiece lens 29, and a display. A half mirror 31, a condenser lens 32, and a pattern display element 33 are provided. On the back surface of the camera body 20, a back monitor 30 constituted by a display device such as a liquid crystal display is provided. The camera body 20 is provided with an operation unit 40.

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 quick return mirror 21 is a partial half mirror provided at a position indicated by a solid line in FIG. 1 during non-exposure, and a part of incident light (subject light) from the imaging optical system 11 is reflected on the camera body 20 by a reflecting surface. Is reflected on the upper part (z-axis direction in FIG. 1). The subject light reflected by the quick return mirror 21 forms an image on a mat screen 27 provided in the upper part of the camera body 20. A user of the digital camera 1 can visually recognize a subject image formed on the mat screen 27 by the imaging optical system 11 via the pentaprism 28, the display half mirror 31, and the eyepiece lens 29. In other words, the user can observe the subject image via the optical viewfinder including the mat screen 27, the quick return mirror 21, and the eyepiece lens 29.

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 pattern display element 33 is provided above the display half mirror 31 and is substantially flush with the mat screen 27 due to the action of the condenser lens 32. The pattern display element 33 is, for example, a small liquid crystal display element with a backlight, and displays a predetermined pattern according to control by the control device 26 described later. The displayed pattern passes through the condenser lens 32, is reflected by the display half mirror 31, and is guided to the eyepiece lens 29. The pattern display element 33 is apparently provided on substantially the same plane as the mat screen 27, so that the user can observe the displayed pattern superimposed on the subject image.

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 sub mirror 23 is disposed on the back surface of the quick return mirror 21, that is, the surface opposite to the surface on which the subject light from the imaging optical system 11 is incident. The sub mirror 23 has at least the width of the photographing screen, that is, a size that can cover the entire image sensor 22. As described above, the quick return mirror 21 is constituted by a partial half mirror, and therefore, part of the subject light from the imaging optical system 11 that is partially transmitted through the reflection surface of the quick return mirror 21 is subject light. The light is reflected by the sub-mirror 23 and travels in the z-axis + direction, and enters a focus detection unit 25 provided at the lower part of the camera body 20. The structure of the focus detection unit 25 will be described later.

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 quick return mirror 21 and the sub mirror 23 are retracted to a position indicated by a broken line in FIG. 1 by a drive mechanism (not shown) (mirror up). By subjecting the mirror up, subject light from the imaging optical system 11 enters the image sensor 22.

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 image pickup device 22 is a solid-state image pickup device such as a CCD or a CMOS, for example, and is arranged so that the image pickup surface is positioned on the planned focal plane of the imaging optical system 11. The image sensor 22 captures a subject image formed on the imaging surface by the imaging optical system 11 and outputs an image signal to the control device 26. Although not shown in FIG. 1, various optical filters such as an infrared cut filter are provided on the imaging surface of the imaging element 22.

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 control device 26 is composed of a microprocessor and its peripheral circuits and the like, and by reading and executing a control program stored in advance in a storage medium (not shown) (for example, a flash memory), each part of the digital camera 1 is controlled. Control. The control device 26 performs various image processing on the imaging signal output from the imaging element 22 to generate image data of the subject image, and generates the image data on a portable storage medium (not shown) (for example, a memory card). Record image data. The control device 26 performs focus adjustment by driving the focus adjustment lens of the imaging optical system 11 according to the defocus amount calculated based on the output of the focus detection unit 25, and the pattern display element 33 and the rear monitor 30. By displaying the current focus state of the front pin, the rear pin, etc., the manual focus adjustment by the user is supported. Furthermore, the control device 26 displays a setting menu for setting an image captured by the image sensor 22, shooting parameters, an operation mode of the digital camera 1, and the like. Note that the control device 26 may be configured by an electronic circuit having a function equivalent to that of the control program.

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 control device 26 includes a focus adjustment unit 261, an image generation unit 262, a subject specifying unit 263, and a display control unit 264 as functions. The focus adjustment unit 261 performs the focus adjustment by calculating the defocus amount and driving the focus adjustment lens. The image generation unit 262 uses the output of the focus detection unit 25 to generate an image having a deeper subject depth (hereinafter referred to as a pan focus image) than the image that the imaging optical system 11 connects to the image sensor 22. The subject specifying unit 263 recognizes a specific subject using the generated pan focus image. The display control unit 264 controls the pattern display element 33 to display a position corresponding to the recognized position of the specific subject using, for example, a rectangular frame. The processing of the focus adjusting unit 261, the image generating unit 262, the subject specifying unit 263, and the display control unit 264 will be described later.

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 operation unit 40 includes various switches provided corresponding to various operation members operated by the user, and outputs an operation signal corresponding to the operation of the operation member to the control device 26. The operation member determines, for example, a release button, a menu button for displaying a menu screen on the rear monitor 30, a cross key operated when selecting and operating various settings, a setting selected by the cross key, and the like. And a mode switching button for switching the operation of the digital camera 1 between the shooting mode and the playback mode. In addition, the operation unit 40 can set the validity / invalidity of the specific subject identification function. The specific subject identification function is a function that recognizes a specific subject in the object scene before focus adjustment and recognizes the position of the recognized subject on the screen via an index or the like. is there.

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 focus detection unit 25 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, a coordinate system including the x axis, the y axis, and the z axis is set in the same manner as in FIG. As shown in the perspective view of FIG. 2, the focus detection unit 25 is arranged in parallel with each other in the order of the microlens array 52 and the light receiving element array 53 when viewed from the sub mirror 23 side. In the microlens array 52, a plurality of microlenses 54 that are positive lenses are two-dimensionally arranged on the surface facing the sub mirror 23. Each outline of the plurality of microlenses 54 is formed in a rectangular shape. As described above, the subject light reflected by the sub mirror 23 and traveling in the z-axis + direction enters the light receiving element array 53 via the microlens array 52.

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 light receiving element 55 is formed smaller than the microlens 54, and a plurality of light receiving elements 55 are included in a range where one microlens 54 is projected onto the light receiving element array 53. That is, a plurality of light receiving elements 55 are arranged in association with one microlens 54. In the focus detection unit 25 having the above-described configuration, the front main surface of the microlens array 52 is disposed in the vicinity of a predetermined focal plane, that is, a plane conjugate with the imaging surface of the imaging element 22.

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 microlenses 54 and light receiving elements 55 is smaller than the actual number. That is, the focus detection unit 25 includes more microlenses 54 and light receiving elements 55 than shown in FIG. Although not shown in FIG. 2, a light-shielding coating is applied to each boundary surface of each microlens 54 for the purpose of preventing the occurrence of crosstalk. Further, the interval between the microlens array 52 and the light receiving element array 53 is determined so that the imaging surface of the light receiving element array 53 is positioned near the focal position of each microlens 54.

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 microlens array 52 and the light receiving element array 53. The microlens array 52 and the light receiving element array 53 are arranged so that an image formed by the microlens 54 of each light receiving element 55 is connected to the element imaging surface 56. The element imaging plane 56 is located closer to the subject than the apex of each microlens 54. Ideally, the position of the image of each light receiving element 55, that is, the element imaging plane 56 coincides with the exit pupil of the imaging optical system 11, but in a range where the blurred image on the exit pupil plane is sufficiently small. Deviation is allowed.

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 focus adjustment unit 261 using the light reception signal output from the focus detection unit 25 will be described. The focus adjustment unit 261 is configured to receive light beams that have passed through the microlenses 54 from the light receiving element 55 for (Ln−L1 + 1) microlenses 54 up to the microlenses 54_L1 to 54_Ln (Ln> Ln> 1). A pair of signal sequences is generated using the received light signal. That is, the focus adjustment unit 261 uses the light reception signal output from the light receiving element 55 in the positional relationship (first positional relationship) where the relative positional relationship with respect to each of the plurality of microlenses 54 is the same as the first light reception signal sequence, A light reception signal output from the light receiving element 55 in which the relative positional relationship with respect to each of the plurality of microlenses 54 is different from the first positional relationship is defined as a second signal sequence.

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 elements 55 corresponding to the micro lens 54_L1. Similarly, the third light receiving elements 55a2 to 55an from the left end are selected for each of the micro lenses 54_L2 to 54_Ln. The focus adjustment unit 261 generates the first signal sequence {a (i)} using the light reception signals output from the light receiving elements 55a1 to 55an.

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 elements 55 corresponding to the micro lens 54_L1 is selected. Similarly, the third light receiving elements 55b2 to 55bn from the right end are selected for each of the microlenses 54_L2 to 54_Ln. The focus adjustment unit 261 generates the second signal sequence {b (i)} using the light reception signals output from the light receiving elements 55b1 to 55bn. The first signal sequence {a (i)} and the second signal sequence {b (i)} pass through different pupils of the imaging optical system 11 to each other, and virtual pixels 56 a to 56 f on the element imaging surface 56. It corresponds to the luminous flux from the subject passing through.

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 focus adjustment unit 261 performs an image shift calculation using the first signal sequence {a (i)} and the second signal sequence {b (i)}, and calculates a defocus amount by a known method. The focus adjustment unit 261 calculates a drive amount of the focus adjustment lens based on the calculated defocus amount. Here, the focus adjustment unit 261 calculates the lens drive amount by calculating the lens target position that is the target of the drive position of the focus adjustment lens. The lens target position corresponds to the position of the focus adjustment lens where the defocus amount is zero.

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 focus adjustment unit 261 outputs a drive control signal to a lens drive motor (not shown) based on the calculated lens drive amount, that is, the lens target position with respect to the focus adjustment lens. In response to the drive control signal, the lens drive motor drives the focus adjustment lens to the lens target position, thereby adjusting the focus of the imaging optical system 11.

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 digital camera 1 according to the present embodiment will be described. When preparation for shooting is instructed by a half-press operation of the release button by the user, the image generation unit 262 of the control device 26 generates a pan-focus image using the light reception signal output from the focus detection unit 25. The subject specifying unit 263 of the control device 26 performs specific subject recognition processing using the generated pan focus image. The display control unit 264 causes the pattern display element 33 to perform display processing so that the user can recognize the position of the recognized specific subject via the eyepiece lens 29. The following description will be divided into pan-focus image generation processing, specific subject recognition processing, and display processing.

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 image generation unit 262 starts pan focus image generation processing when the user performs a half-press operation on the release button. The image generation unit 262 extracts a predetermined light reception signal from the light reception signals output from the plurality of light receiving elements 55 constituting the focus detection unit 25. In the present embodiment, as an example, the image generation unit 262 receives the light reception signals from the light receiving elements 55 arranged substantially at the center of the range in which the light transmitted through the microlenses 54 is incident. To extract.

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 elements 55 corresponding to the micro lens 54_L1 is extracted. Similarly, the light reception signals from the fourth light receiving elements 55c2 to 55cn from the left end are extracted for each of the micro lenses 54_L2 to 54_Ln. The image generation unit 262 generates, as a pan focus image, image data in which the received light signals extracted corresponding to the respective microlenses 54 are arranged according to the arrangement of the microlenses 54.

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 focus detection unit 25, one microlens 54 has a configuration that covers a large number of light receiving elements 55, so the size of the light receiving surface of one light receiving element 55 is one micrometer. Compared with the size of the entrance surface of the lens 54, it is a fraction of the size. For this reason, when converted into the f-number, the number of f-numbers defined by one microlens 54 is several times in one light-receiving element 55. In the example shown in FIG. 3, it is 10 times or more the f number of one microlens 54. As a result, a photographic image corresponding to the minimum aperture of the aperture 12 of the imaging optical system 11 and focused on almost all the subjects in the screen is generated in a pseudo manner as a pan focus image. In other words, the pan-focus image is an image that has a sufficiently deep depth of field than the image that the imaging optical system 11 connects to the image sensor 22.

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 light receiving element 55 for one micro lens 54, and the pan focus image is generated by expanding the range from which the light receiving signal is extracted. The case of increasing the number of received light signals per one microlens 54 is also included in one embodiment of the present invention. In this case, it is preferable to increase the number of received light signals so that a depth of field of 3 or more can be obtained compared to the depth of field of the image connected to the image sensor 22. Further, the light receiving signal from the light receiving element 55 arranged substantially in the center of the range in which the transmitted light of the microlens 54 is incident is not limited, and the vicinity of the outer edge of the range in which the transmitted light is incident. You may extract the light reception signal from the light receiving element 55 currently arranged. For example, the pan focus image may be generated using the light reception signals output from the light receiving elements 55a1 to 55an or the light receiving elements 55b1 to 55bn shown in FIG.

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 image generation unit 262 performs a pan-focus image as described above every predetermined period, that is, every time the focus detection unit 25 outputs a light reception signal while the release button is half-pressed by the user. Is generated. That is, a pan-focus image is generated until the user does not operate the release button or until the user gives a shooting instruction after the release button is fully pressed.

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 subject specifying unit 263 recognizes a specific subject using a technique such as template matching for the pan-focus image generated by the image generation unit 262. In the present embodiment, the subject specifying unit 263 calculates the similarity between the template image registered in advance and the pan focus image, and sets an image area having a similarity equal to or greater than a predetermined value on the pan focus image as the position of the subject. Detect as. The template image may be stored in a predetermined storage area (not shown) when the digital camera 1 is shipped. In this case, it is possible to detect a person's face in general from the pan focus image. Further, the template image may be set according to a setting operation by the user from the generated image data and stored in a predetermined storage area (not shown). In this case, it is possible to detect a specific person or a person in a specific costume.
Note that the specific subject recognition processing by the subject specifying unit 263 is not limited to the method using the template matching method, and various known methods can be used.

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 display control unit 264 causes the pattern display element 33 to display an image area detected by the subject specifying unit 263, that is, an index indicating the position of the recognized subject. In the present embodiment, a rectangular frame surrounding the detected subject is displayed as an index. The display control unit 264 converts the position of the image area detected by the subject specifying unit 263 into a position on the pattern display element 33, and displays an index of the pixel of the pattern display element 33 arranged at the position. Make a display. Since the index displayed on the pattern display element 33 is guided to the eyepiece lens 29 through the condenser lens 32 and the display half mirror 31 as described above, the user confirms the position where the subject exists in the optical viewfinder. can do.

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 digital camera 1 or a predetermined number of subjects. In which aspect the index is displayed, it is preferable that the user can set the index from the menu screen, for example.

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 display control unit 264 of the present embodiment does not cause the pattern display element 33 to display the index. Note that the display control unit 264 includes an indicator that displays an index only when the presence of a specific subject is detected at a position corresponding to a focus detection area set in accordance with a user operation. .

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 digital camera 1 when the specific subject identification function is set to be effective will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The process shown in FIG. 4 is performed by executing a program in the control device 26. This program is stored in a memory (not shown), and is activated and executed by the control device 26 when the release button is pressed halfway by the user.

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 image generation unit 262 generates a pan focus image by the above-described pan focus image generation process using the light reception signal output from the focus detection unit 25, and proceeds to step S2. In step S2, the subject specifying unit 263 performs a specific subject recognition process for recognizing a specific subject on the generated pan focus image, and proceeds to step S3.

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 display control unit 264 causes the pattern display element 33 to display an index and proceeds to step S6. If the specific subject is not recognized, a negative determination is made in step S3 and the process proceeds to step S5. In step S5, the display control unit 264 does not display the index on the pattern display element 33 and proceeds to step S6.

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 focus adjustment unit 261 calculates the defocus amount as described above using the light reception signal output from the focus detection unit 25, and drives the focus lens according to the calculated defocus amount. Thus, the focus is adjusted and the process proceeds to step S7. When a specific subject is recognized by the specific subject recognition process, the defocus amount is calculated using a light reception signal from the light receiving element 55 arranged corresponding to the position of the recognized subject. When a specific subject is not recognized by the specific subject recognition process, defocusing is performed using a light reception signal from the light receiving element 55 arranged at a position corresponding to a focus detection area set in accordance with a user operation. What is necessary is just to calculate quantity.

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 control device 26 causes the image sensor 22 to output an imaging signal, and generate and record image data. The process ends.

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 focus detection unit 25 includes a microlens array 52 in which a plurality of microlenses 54 are arranged, and a plurality of light receiving elements 55 for each of the plurality of microlenses 54, and a light beam from the imaging optical system 11. And a light receiving element array 53 that outputs a plurality of light receiving signals for each micro lens 52. The image generation unit 262 generates a subject image that the imaging optical system 11 forms on the image sensor 22 based on a part of the light reception signals output from the plurality of light reception signals corresponding to the plurality of microlenses 54. A pan focus image having a deeper subject depth is generated. The subject specifying unit 263 recognizes a specific subject in the generated pan focus image, and the display control unit 264 causes the pattern display element 33 to display the position of the recognized specific subject. In this process, since the pan focus image corresponds to an image acquired with a small aperture, the number of subjects in focus on the screen increases, and the possibility of recognizing a specific subject can be improved.

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 digital camera 1 touches, the panning is intentionally performed, or the digital camera 1 is initially held. Even when it is difficult to visually recognize due to blur, the index can be displayed overlapping the blur image, so that the subject can be continuously captured. For this reason, the user adjusts the position and posture of the digital camera 1 while keeping the desired subject in the desired position and waiting for a photo opportunity, that is, maintaining the relative direction between the subject direction and the digital camera 1. Even in such a case, the chance of missing a photo opportunity can be reduced. In particular, even when the subject is moving violently, the user can determine the composition by confirming at a glance the position where the desired subject exists in the scene.

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 optical system 11 and a relatively distant subject is photographed, the depth of field is shallow, the amount of blur of the subject image when the subject is not in focus is large, and the angle of view is narrow. Become. In such a case, even if the actual amount of movement of the subject is very small, the amount of movement of the subject image within the range that can be observed through the optical viewfinder becomes large, and on the blurred image through the optical viewfinder. Although it is difficult to continue capturing the subject, the position of the subject image can be confirmed by the index, so that the chances of losing sight of the subject and missing a photo opportunity can be reduced.

(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 image generation unit 262 generates a pan-focus image using a light reception signal output from the light receiving element 55c arranged in the vicinity of the center among the plurality of light receiving elements 55 corresponding to each of the plurality of microlenses 54. Generated. As a result, the pan focus image is an image acquired with the minimum aperture, that is, an image in which almost all the subjects in the screen are in focus, so that the accuracy for recognizing a specific subject can be improved. it can.

(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 focus adjusting unit 261 detects the focus state of the imaging optical system 11 using a plurality of light reception signals output from the plurality of light receiving elements 55. It is possible to use both the dedicated sensor for detecting the focus state and the dedicated sensor for generating the pan focus image, and the space occupancy can be reduced compared to the case where each dedicated sensor is installed. This contributes to the miniaturization of the digital camera 1.

−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 digital camera 100 according to the second embodiment. In FIG. 5 as well, as in FIGS. 1 and 2, a coordinate system including the x axis, the y axis, and the z axis is set. A lens barrel 10 is detachably attached to the camera body 101 of the digital camera 100 via a lens mount 9. Inside the camera body 101, an image sensor 22, a focus detection unit 25, a control device 26, and a half mirror 102 are provided.

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 half mirror 121 is constituted by a pellicle mirror, for example, and divides the subject light beam from the imaging optical system 11 into two. A part of the subject light beam is reflected by the half mirror 121 and guided to the image sensor 22 disposed inside the camera body 101 (on the x axis + side in FIG. 5). As in the case of the first embodiment, the imaging element 22 captures the subject image formed by the imaging optical system 11 and outputs an imaging signal. The other part of the subject luminous flux passes through the half mirror 121 and enters the focus detection unit 25 arranged on the inner back side of the camera body 101 (the z axis + side in FIG. 5). The focus detection unit 25 has the same structure as that of the first embodiment shown in FIG. 2, and outputs a light reception signal.

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 rear monitor 30 until the start of shooting is instructed in response to the user fully pressing the release button. That is, the control device 26 sequentially generates image data using an imaging signal output at a predetermined cycle (for example, 1/60 seconds, 1/30 seconds, etc.) from the imaging element 22 and generates a live view image. It is displayed on the rear monitor 30. In other words, the user can observe the subject image with the live view image displayed on the rear monitor 30.

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 focus detection unit 25 outputs a light reception signal at a predetermined cycle. Note that the period in which the focus detection unit 25 outputs the light reception signal may be the same as or different from the period in which the imaging element 22 outputs the imaging signal for generating the live view image. When the specific subject identification function is set to be effective, the control device 26 performs pan focus image generation processing, specific subject recognition processing, and display processing in the same manner as in the first embodiment. However, during the display process, the display control unit 264 causes the rear monitor 30 to display an index indicating the position of a specific subject. That is, the display control unit 264 converts the position of the subject specified in the specific subject recognition process into a position on the rear monitor 30, and superimposes the index on the image data displayed as the live view image. As a result, even when the desired subject image is very blurred and difficult to see on the rear monitor 30, the index is displayed overlapping the blurred image, so that the subject can be continuously captured, and the shutter chance is increased. Opportunities to miss can be reduced.
The control device 26 continues the above operation until the release button is fully pressed by the user and the start of shooting is instructed.

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 control device 26 outputs an imaging signal output from the imaging device 22 at a predetermined cycle (for example, 1/60 seconds, 1/30 seconds, etc.). Then, image data is sequentially generated and displayed on the rear monitor 30 as a moving image. As in the case where the live view image is displayed, the focus detection unit 25 outputs a light reception signal at a predetermined cycle, and when the specific subject identification function is enabled, the control device 26 In the same manner as in the first embodiment, pan focus image generation processing, specific subject recognition processing, and display processing are performed. However, in the display process, the display control unit 264 converts the position of the subject specified in the specific subject recognition process into a position on the rear monitor 30, and superimposes an index on the image data displayed as a moving image. Let

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 control device 26 continues the above operation until the user instructs the stop of moving image shooting. The instruction to start / stop moving image shooting may be performed by the user operating a dedicated button, or by pressing the release button fully with the moving image shooting mode selected as the shooting mode. Also good.

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 digital camera 100 that does not include an optical finder, the position of the specified subject is indicated by superimposing an index on the image displayed on the rear monitor 30. be able to. As a result, the same operational effects as those of the digital camera 1 according to the first embodiment can be obtained.

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 image generation unit 262 is not limited to the one that generates a pan-focus image using a part of the received light signal, and a technique for synthesizing an image of an arbitrary focal plane in a so-called light field camera is applied. A pan-focus image may be generated by connecting pixels extracted from the corresponding focal plane composite image for each point. In this case, in order to synthesize one pixel in the pan focus image, the light receiving elements 55 respectively covered with the plurality of microlenses 54 are used, so that a pan focus image with less noise is generated and a specific subject is generated. Can increase the probability of being recognized.

(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 control device 26 performs only display processing instead of performing display processing and focus adjustment processing according to the position of the specific subject recognized by the subject specifying unit 263 after the specific subject recognition processing. Is also included in one embodiment of the present invention. That is, focus adjustment may be performed according to a manual operation by a user who has confirmed the position of a specific subject based on an index using an optical finder. The digital cameras 1 and 100 include a mode for automatically adjusting the focus according to the result of the specific subject recognition process, and a mode for performing the focus adjustment according to a manual operation. You may be comprised so that selection is possible by operating.

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)

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
請求項1に記載の撮像装置であって、
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.
請求項1または2に記載の撮像装置であって、
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.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置において、
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.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置において、
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.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置において、
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.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の撮像装置において、
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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