JP2019040080A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents
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Landscapes
- Focusing (AREA)
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- Studio Devices (AREA)
Abstract
Description
図1は、本発明を実施した撮像装置の一例としての、レンズ交換式デジタルカメラ本体(以下、カメラ本体という)100、およびカメラ本体100に対して着脱可能に取り付けられる撮影レンズ500の構成図である。
(共役関係の説明)
図2から図4を参照して説明したように、第1および第2撮像素子101、102は、撮像のみの機能だけではなく焦点検出装置としての機能も有する。また、焦点検出方法としては、射出瞳を分割した光束を受光する焦点検出用画素を備えているため、位相差検出方式の焦点検出を行うことが可能である。
(撮影フロー)
図6を参照して、本実施例の撮影処理について説明する。図6は、本実施例における撮影処理を示すメインフローチャートである。撮影者がカメラ本体100の電源スイッチをオン操作すると、カメラCPU104はカメラ本体100内の各アクチュエータや第1および第2撮像素子101、102の動作確認を行うとともに、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行う。
カメラCPU104は、相関量の差分値DCORを用いて、相関量CORの差分量の符号が変化するシフト量dhを、相関量COR(h)が最小となるシフト量hとして算出する。差分量の符号が変化する直前のhの値をh1、符号が変化したhの値をh2(h2=h1+1)とすると、シフト量dhは以下の式(3)に従って算出される。
以上のようにして相関演算手段としてのカメラCPU104は、対の像の相関が最大となるシフト量dhをサブピクセル単位で算出し、得られたシフト量dhに対して、敏感度を乗じることにより、デフォーカス量に換算する。なお、2つの1次元像信号の位相差を算出する方法は、ここで説明したものに限らず、公知の任意の方法を用いることができる。
(被写体情報の抽出方法)
図8から図10を参照して、図7のステップS905の被写体情報抽出処理について説明する。図8は、被写体情報抽出処理を示すフローチャートである。図8の各ステップは、主にカメラCPU104により実行される。カメラCPU104は、第1および第2撮像素子101、102から得られた信号から被写体情報抽出する、被写体情報抽出手段として機能する。
W2(n)=I(n)×O(n)×L(n)×M2(n)×D2(n)(1≦n≦4) (5)
図10(f)は、撮影画像の評価帯域W1(撮像特性情報)およびAF評価帯域W2(焦点検出信号の特性情報)を示している。式(4)、(5)で表される計算を行うことにより、撮影画像の合焦状態を決定する因子に対して、空間周波数ごとに、どの程度の影響度合いを有するかを定量化することができる。同様に、焦点検出結果が有する誤差が、空間周波数ごとに、どの程度の影響度合いを有するかを定量化することができる。本実施例では、撮影画像の評価帯域W1およびAF評価帯域W2を、RGBの色ごと、水平と垂直のコントラスト方向に対応した6種類を各々算出する。
(BP量の算出サブルーチン)
図11から図14を参照して、図7のステップS906のBP量算出処理について説明する。図11は、BP量算出処理を示すフローチャートである。図11の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
BP2=P_IMG2−P_AF1 (12)
第2の焦点検出結果を、第1の記録画像に用いる場合のBP量BP3、および第2の記録画像に用いる場合のBP量BP4は、以下の式(13)、(14)で算出される。
BP4=P_IMG2‐P_AF2 (14)
第3の焦点検出結果を、第1の記録画像に用いる場合のBP量BP5、および第2の記録画像に用いる場合のBP量BP6は、以下の式(15)、(16)で算出される。
BP6=P_IMG2‐P_AF3 (16)
算出されたBP量は、撮影状態に応じて切り替えて用いられる。例えば、垂直方向のコントラスト成分が多く、第3の相関演算から得られる焦点検出結果の信頼性が高い場合、第1撮像素子101用のBP量(第1の焦点調節補正量)として、BP量BP5を用いて焦点検出結果を補正し、フォーカスレンズ駆動量を設定する。一方、第2撮像素子102用のBP量(第2の焦点調節補正量)として、BP量BP6を用いて焦点検出結果を補正し、第2撮像素子102の駆動量を設定する。
一方、撮像信号の特性に鑑みて、想定される撮像信号の焦点検出位置(P_IMG1,P_IMG2)を算出する。これらを用いて、BP量を算出することにより、信頼性の高い焦点検出結果を採用しながら、記録画像に合わせた焦点調節を行うことができる。
(撮像装置の構成)
本実施例の撮像装置の構成について、実施例1と構成が異なる部分のみを図19を用いて説明する。ビームスプリッタ103は、撮影レンズ500の光路内に位置する第1の位置と、光路から退避する第2の位置との間を移動可能である。撮像装置が図19(a)の状態である場合に、アクチュエータ150は、カメラCPU104から指示を受けると、ビームスプリッタ103を撮影光学系の光路から退避させる。このとき、遮光部材151がビームスプリッタ103に追従して稼働し、ビームスプリッタ103の蓋をするように、ビームスプリッタ103退避時の光路中の反射光を防止する。図19(b)は、ビームスプリッタ103が光路から退避した後の撮像装置の構成を示している。なお、図19では、ビームスプリッタ103の退避方向をカメラ上面で例示したが、退避方法、方向はこれに限定されない。
(撮影フロー)
図20は、本実施例の撮影処理を示すフローチャートである。本実施例では、センサは1つで、静止画と動画の同時記録は行えないため、静止画記録の撮影フローとしている。図20の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
(焦点検出処理)
図21を参照して、本実施例の焦点検出処理(AF処理)について説明する。図21は、本実施例の焦点検出処理を示すフローチャートである。図21の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
(BP量の算出サブルーチン)
図22を参照して、本実施例のBP量算出処理について説明する。図22は、本実施例におけるBP量算出処理を示すフローチャートである。図22の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
このように、光学ファインダでリアルタイムに被写体を確認しながら、同時に第1撮像素子101で受光した光束により焦点検出が可能な撮像装置の構成においても、適切な焦点検出、BP補正が可能になる。
(BP量の算出サブルーチン)
図23は、本実施例のBP量算出処理を示すフローチャートである。図23の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
BP_T(0)は、図25のy切片を表し、厚みDが0である場合に発生するBP量である。撮影レンズ500は、ハーフミラーの厚みDが0である場合でも無収差ではないことが一般的であるため、厚みDが0であってもの切片BP_T(0)の収差量を持つ。a_Tは、厚みDに対するBP量BP_Tの単位増加量を表すハーフミラー情報である。
BP_H(0)は、図31のy切片を表し、撓み量Cが0である場合に発生するBP量である。撮影レンズ500は、ハーフミラーの撓み量が0である場合でも無収差ではないことが一般的であるため、撓み量Cが0であっても切片BP_H(0)の収差によるBP量を持つ。また、ハーフミラーの撓み量Cによって発生する収差によるBP量と、切片BP_H(0)の符号が逆で打ち消しあう場合は、トータルのBP量BP_Hが減少することも考えられる。図31中のハーフミラー情報a_Hは、撓み量Cに対するBP量BP_Hの単位増加量である。本ステップでは、カメラCPU104は、例えば、図32の撓み量Cに対するハーフミラー情報a_Hを持ち、ステップS9061、S9062で取得された撮影情報(ズーム位置、フォーカス位置、F値、像高)に応じたハーフミラー情報a_Hを取得する。ハーフミラーが存在しない場合の撮影光学系の状態でも撮影情報によって収差状態は変化し、ハーフミラーによる収差状態の変化の仕方も異なるため、撮影情報によってハーフミラー情報a_Hを変化させることが望ましい。例えば、ズームがZoom3,フォーカスがFocus2、F値がF1、像高がh1である場合、ハーフミラーの撓み量に関する補正情報として、ハーフミラー情報a_H6が取得される。ここでは、撓み量Cに対するBP量BP_Hの変化を一次関数として示したが、関数形状はこれに限定されない。また、サドルポイントに依存してBP量BP_Hが変化することも考えられるので、サドルポイントのハーフミラー位置座標ごとに図31の関数、図32の補正情報を変化させてもよい。
BP_H=a_H6×C1+BP_H(0) (24)
本ステップで算出されたBP量は、撮影状態に応じて切り替えて用いられる。例えば、第1の焦点検出結果の信頼性が高い場合、第1撮像素子101用のBP量として、BP量BP_Tを用いて焦点検出結果を補正し、フォーカスレンズ駆動量を設定する。第2の焦点検出結果の信頼性が高い場合、第2撮像素子102用のBP量として、BP量BP_Hを用いて、焦点検出結果を補正し、フォーカスレンズ駆動量または撮像素子駆動手段の駆動量を設定する。
[その他の実施例]
本発明は、上述の実施例の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
101 第1撮像素子
102 第2撮像素子
103 ビームスプリッタ
104 カメラCPU
500 撮影レンズ
Claims (12)
- 焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、
第1光電変換部と、前記第1の光束を前記第1光電変換部に導くマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、
第2光電変換部と、前記第2の光束を前記第2光電変換部に導くマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、
前記撮影レンズの収差情報と、前記第1の光束の収差情報である第1の収差情報と、前記第1画素の画素ピッチ、前記第1画素の読み出しモード、前記第1光電変換部の分割方向および前記第1画素の分光感度の少なくとも1つに関する第1撮像特性情報と、前記射出瞳の異なる領域を通過した前記第1の光束を受光した前記第1撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の第1特性情報と、に基づいて第1の焦点調節補正量を算出するとともに、前記撮影レンズの収差情報と、前記第2の光束の収差情報である第2の収差情報と、前記第2画素の画素ピッチ、前記第2画素の読み出しモード、前記第2光電変換部の分割方向および前記第2画素の分光感度の少なくとも1つに関する第2撮像特性情報と、前記射出瞳の異なる領域を通過した前記第2の光束を受光した前記第2撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の第2特性情報と、に基づいて第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出手段と、
前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 - 光電変換部と、焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を前記光電変換部に導く画素を複数備える撮像素子と、
前記撮影レンズの光路内に位置する第1の位置と、前記光路から退避する第2の位置との間を移動可能な光束分割手段と、
前記撮影レンズの収差情報と、前記光束分割手段の収差情報である第1の収差情報と、前記画素の画素ピッチ、前記画素の読み出しモード、前記光電変換部の分割方向、前記画素の分光感度の少なくとも1つに関する撮像特性情報と、前記射出瞳の異なる領域を通過した前記光束を受光した前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の特性情報と、に基づいて焦点調節補正量を算出する補正量算出手段と、
前記焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記補正量算出手段は、前記光束分割手段が前記第2の位置に位置する場合、前記撮影レンズの収差情報と、前記撮像特性情報と、前記1対の焦点検出信号の特性情報と、に基づいて前記焦点調節補正量を算出することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記第1および第2の収差情報は、前記光束分割手段の遮光部材における透過光量に基づく値であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮影レンズの収差情報は、波面収差情報であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、
前記第1の光束を受光する第1撮像素子と、
前記第2の光束を受光する第2撮像素子と、
前記光束分割手段の形状パラメータと、前記撮影レンズおよび前記形状パラメータに関する補正情報と、に基づいて前記第1の撮像素子に対応する第1の焦点調節補正量および前記第2の撮像素子に対応する第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出手段と、
前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記形状パラメータは、前記光束分割手段の厚みに関する情報であることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 前記形状パラメータは、前記光束分割手段の撓みに関する情報であることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 前記撓みに関する情報は、前記光束分割手段の干渉縞本数であることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
- 焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、第1光電変換部と、前記第1の光束を前記第1光電変換部に導くマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、第2光電変換部と、前記第2の光束を前記第2光電変換部に導くマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮影レンズの収差情報と、前記第1の光束の収差情報である第1の収差情報と、前記第1画素の画素ピッチ、前記第1画素の読み出しモード、前記第1光電変換部の分割方向および前記第1画素の分光感度の少なくとも1つに関する第1撮像特性情報と、前記射出瞳の異なる領域を通過した前記第1の光束を受光した前記第1撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の第1特性情報と、に基づいて第1の焦点調節補正量を算出するとともに、前記撮影レンズの収差情報と、前記第2の光束の収差情報である第2の収差情報と、前記第2画素の画素ピッチ、前記第2画素の読み出しモード、前記第2光電変換部の分割方向および前記第2画素の分光感度の少なくとも1つに関する第2撮像特性情報と、前記射出瞳の異なる領域を通過した前記第2の光束を受光した前記第2撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の第2特性情報と、に基づいて第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 光電変換部と、焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を前記光電変換部に導く画素を複数備える撮像素子と、前記撮影レンズの光路内に位置する第1の位置と、前記光路から退避する第2の位置との間を移動可能な光束分割手段と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮影レンズの収差情報と、前記光束分割手段の収差情報である第1の収差情報と、前記画素の画素ピッチ、前記画素の読み出しモード、前記光電変換部の分割方向、前記画素の分光感度の少なくとも1つに関する撮像特性情報と、前記射出瞳の異なる領域を通過した前記光束を受光した前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の特性情報と、に基づいて焦点調節補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、前記第1の光束を受光する第1撮像素子と、前記第2の光束を受光する第2撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記光束分割手段の形状パラメータと、前記撮影レンズおよび前記形状パラメータに関する補正情報と、に基づいて前記第1の撮像素子に対応する第1の焦点調節補正量および前記第2の撮像素子に対応する第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
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