JP2019041300A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】異なる複数の視点の画像に対する処理負荷を軽減することが可能な制御装置を提供する。【解決手段】制御装置(103)は、撮像光学系を介して、異なる複数の視点の画像データを取得する取得手段(103a)と、主被写体の距離情報を検出する検出手段(103b)と、主被写体の距離情報に基づいて、複数の視点の画像データから主被写体に関するリフォーカス効果が得られるか否かを判定する判定手段(103c)とを有する。【選択図】図3
Description
本発明は、位相の異なる複数の画像を撮影する撮像装置に関する。
従来、撮影レンズ(撮像光学系)の射出瞳を複数の領域に瞳分割し、分割された瞳領域に応じた異なる複数の視点の画像を同時に撮影することが可能な撮像装置が提案されている。特許文献1には、撮影後に撮像画像の合焦位置を変更するリフォーカス処理を行う撮像装置が開示されている。特許文献2には、リフォーカス処理が可能な撮像装置において、被写体の距離情報に応じて撮影モードを変更する撮像装置が開示されている。
しかしながら、異なる複数の視点の画像を撮像素子から取得して記録しようとすると、一つの画像を取得して記録する場合と比べて、画像処理に要する時間が長くなり、連写性能の低下や消費電力の増加等の問題が生じる。また、取得した複数の視点の画像において主被写体が被写界深度以内に存在しない等により適切なリフォーカス効果を得ることができない場合があり、このような場合に複数の視点の画像を取得するための画像処理を行うと、処理負荷が増大する。
そこで本発明は、異なる複数の視点の画像に対する処理負荷を軽減することが可能な制御装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することを目的とする。
本発明の一側面としての制御装置は、撮像光学系を介して、異なる複数の視点の画像データを取得する取得手段と、主被写体の距離情報を検出する検出手段と、前記主被写体の前記距離情報に基づいて、前記複数の視点の画像データから前記主被写体に関するリフォーカス効果が得られるか否かを判定する判定手段とを有し、前記判定手段は、前記リフォーカス効果が得られないと判定した場合、表示手段に警告情報を出力し、前記リフォーカス効果が得られると判定した場合、前記表示手段に前記警告情報を出力しない。
本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部を有する撮像素子と、前記制御装置とを有する。
本発明の他の側面としての制御方法は、撮像光学系を介して、異なる複数の視点の画像データを取得するステップと、主被写体の距離情報を検出するステップと、前記主被写体の前記距離情報に基づいて、前記複数の視点の画像データから前記主被写体に関するリフォーカス効果が得られるか否かを判定するステップと、前記リフォーカス効果が得られないと判定した場合、表示手段に警告情報を出力するステップとを有する。
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記制御方法をコンピュータに実行させる。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
本発明によれば、異なる複数の視点の画像に対する処理負荷を軽減することが可能な制御装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図1を参照して、本実施形態における撮像装置について説明する。図1は、撮像装置10のブロック図である。図1において、撮像素子100は、第1レンズ116と第2レンズ118と第3レンズ119とを備えて構成される撮像光学系を介して形成された光学像(被写体像)を光電変換してアナログ画像信号を出力する。撮像素子100は、後述する中央処理装置103等により制御され、静止画または動画を撮影する。アナログフロントエンド(AFE)101は、撮像素子100から出力されたアナログ画像信号に対して、ゲイン調整や所定の量子化ビットに対応してデジタル変換を行う。タイミングジェネレータ(TG)102は、撮像素子100およびAFE101の駆動タイミングを制御する。本実施形態では、撮像素子100の外部にAFE101、TG102を配置しているが、これに限定されるものではなく、AFE101およびTG102の少なくとも一方が撮像素子100に内蔵されていてもよい。
中央処理装置(CPU)103は、撮像装置10の各部を制御するためのプログラムを実行する。CPU103は、取得手段103a、検出手段103b、および、判定手段103cを有する。なお、これらの各手段の詳細については後述する。操作部104は、撮影命令や撮影条件等の設定をCPU103に対して行う。表示部105は、撮影した静止画像や動画像およびメニュー等の表示を行う。RAM106は、AFE101でデジタル変換された画像データや、後述の画像処理部108で処理された画像データを記憶する画像データ記憶手段としての機能と、CPU103が動作を行う際のワークメモリとしての機能とを兼備する。なお本実施形態では、これらの機能はRAM106により実行されるが、アクセス速度が十分に速く動作上問題のないレベルのメモリであれば、他のメモリを用いてもよい。ROM107は、CPU103が各部の動作を制御するためにロードして実行するプログラムと、各種回路で用いられる係数群とを格納する。ここで本実施形態では、ROM107としてフラッシュメモリが用いられるが、これに限定されるものではない。アクセス速度が十分に速く動作上問題のないレベルのメモリであれば、他のメモリを用いてもよい。画像処理部108は、撮影された静止画または動画の補正や圧縮等の処理を行う。また画像処理部108は、後述するA像データとB像データへの分離機能やA像データとB像データの合成機能、その他の画像の補正機能、および、静止画像または動画像の生成機能を備える。
AF演算部109は、相関演算部120から出力される相関演算の結果を用いて、フォーカスレンズ(第3レンズ119)の駆動量を算出する。フラッシュメモリ110は、静止画データおよび動画データを記録するための、着脱可能な記憶媒体である。本実施形態では、記録媒体としてフラッシュメモリを用いているが、これに限定されるものではなく、その他のデータ書き込み可能な不揮発メモリでもよい。またフラッシュメモリ110は、撮像装置10に内蔵していてもよい。
フォーカルプレーンシャッタ111は、静止画撮影の際に露光秒時を調節する。本実施形態では、フォーカルプレーンシャッタ111を用いて撮像素子100の露光秒時を調節するが、これに限定されるものではない。例えば、撮像素子100が電子シャッタ機能を有し、制御パルスで露光秒時を調節するように構成してもよい。フォーカス駆動回路112は、撮像光学系の焦点位置を変更する(焦点調節を行う)ため、AF演算部109の焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ114を駆動し、第3レンズ119を光軸OAに沿った方向(光軸方向)に移動させる。絞り駆動回路113は、絞りアクチュエータ115を駆動し、絞り117の開口径を制御する。
第1レンズ116は、撮像光学系(共通光学系)の先端に配置され、光軸方向に移動可能(進退可能)に保持される。絞り117は、その開口径を調節することにより、撮影時の光量を調節する。絞り117および第2レンズ118は、一体的に光軸方向に移動し、第1レンズ116の移動(進退動作)と連動して、変倍作用(ズーミング)を実現する。第3レンズ119は、光軸方向に移動して撮像光学系の焦点調節(フォーカシング)を行う。相関演算部120は、撮像素子100から出力される画素信号を用いて相関演算を行う。
次に、図2を参照して、撮像素子100の画素配列について説明する。図2は、撮像素子100の画素配列図である。撮像素子100は、ベイヤー配列を有し、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部を有する。図2において、Rは赤のカラーフィルタを、Bは青のカラーフィルタを、Gr、Gbは緑のカラーフィルタをそれぞれ示す。マイクロレンズ100aは、マイクロレンズアレイを構成する。フォトダイオード(PD)100b、100cは、光電変換を行う光電変換部として、後述するA像用光電変換部、B像用光電変換部をそれぞれ構成する。
各画素は、2つのPD100b、100cに対して1つのマイクロレンズ100aがその上部に配置された構成を有する。すなわち各画素は、1つのマイクロレンズ100aに対して複数の光電変換部を備えている。マイクロレンズ100aを共有する撮像領域を1画素とする場合、この画素が水平方向にh画素、垂直方向にv画素並んで配置されることにより、画素アレイが構成される。PD100b、100cに蓄積された信号は、後述する画素転送動作により、同時または独立して電圧信号に変換され、撮像素子100の読み出し動作により外部に出力される。PD100b、100cは瞳分割構成を有する。このためPD100b、100cには、互いに位相差を有する異なる像(すなわち、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に対応する、異なる複数の視点の画像)が入射される。このような構成により、PD100b、100cの信号を独立に読み出し、前述の相関演算部120において相関演算処理を行い、その結果を用いてAF演算部109においてフォーカスレンズ(第3レンズ119)の駆動量等を算出することができる。また、位相差を有する複数の画像(互いに異なる複数の視点の画像)は、撮影後のリフォーカス処理に用いることができる。
本実施形態では、PD100cをA像用光電変換部(第1光電変換部)、PD100bをB像用光電変換部(第2光電変換部)とする。撮像素子100は、1つのマイクロレンズに対して第1光電変換部および第2光電変換部を有し、複数のマイクロレンズが2次元状に配列されている。なお図2では、1つのマイクロレンズ100aに対して2つのPD100b、100cが配置されているが、これに限定されるものではない。1つのマイクロレンズに対してPDが上下または左右に複数配置される構成でも、本発明を適用することが可能である。または、4つ以上に瞳分割を行うこともできる。
次に、撮像装置10による撮影動作を説明する。操作部104に撮影命令が入力されると、撮像素子100のPD100b、100cから出力信号、すなわちA像データおよびB像データ、または、A像データおよびA像データとB像データとの加算データが出力される。これらの出力信号(出力データ)は、AFE101およびCPU103を経て、画像処理部108へ出力される。画像処理部108は、A像データおよびB像データを加算して撮像信号を生成する。撮像信号は、表示部105に表示される。また、A像データ、B像データ、および、A像データとB像データとの加算データは、フラッシュメモリ110に記録される。なお、A像データ、および、A像データとB像データとの加算データのみをフラッシュメモリ110に記録させるように構成してもよい。
操作部104にリフォーカス命令が入力されると、画像処理部108は、フラッシュメモリ110にA像データおよびB像データが記録されている場合には、フラッシュメモリ110からA像データおよびB像データを読み出す。フラッシュメモリ110にA像データおよびA像データとB像データとの加算データのみが記録されている場合には、A像データおよびA像データとB像データとの加算データを読み出し、A像データと加算データとの差分に基づいてB像データを生成する。リフォーカス処理を行う場合、画像処理部108は、操作部104からの指令に従い、A像データおよびB像データの位相差を調整する。画像処理部108は、位相差を調整した後、A像データとB像データとを加算し、加算した画像(リフォーカス画像)を表示部105に表示するとともに、フラッシュメモリ110に記録する。
次に、図3を参照して、主被写体の位置(被写体距離)と被写界深度に応じてリフォーカス処理の効果(リフォーカス効果)が得られる場合、リフォーカス効果が得られない場合、および、警告表示について説明する。
図3(a)は、撮像装置10からの主被写体302(第1の被写体)および主被写体303(第2の被写体)それぞれの距離(被写体距離)が過焦点距離よりも遠い距離にある場合を示す模式図である。この場合、主被写体302および主被写体303それぞれに略合焦しているため、リフォーカス処理を行っても効果が少ない。このためCPU103は、主被写体302、303が過焦点距離よりも遠い距離にあることを示す警告を表示部105に表示する。このような警告が表示された場合、撮影者は、警告に従って、主被写体302、303に近づくか、または、絞り117を開くように絞り調整を行うことにより、主被写体302、303に対してリフォーカス効果を得るための条件を設定することができる。
図3(b)は、撮像装置10からの主被写体302および主被写体303の距離が被写界深度内にない場合を示す模式図である。この場合、主被写体302または主被写体303のいずれかを被写界深度内に設定すると、他方は被写界深度外となるため、リフォーカス処理を行った場合でもリフォーカス効果を得ることができない。このためCPU103は、主被写体302、303が被写界深度外であることを示す警告を表示部105に表示する。このような警告が表示された場合、撮影者は、警告に従って、絞り117を絞るように絞り調整を行うことにより、主被写体302、303に対してリフォーカス効果を得るための条件を設定することができる。
図3(c)は、撮像装置10からの主被写体302および主被写体303の距離が被写界深度内で略同じ距離に存在する場合を示す模式図である。この場合、主被写体302および主被写体303のそれぞれの合焦位置も略同じであるため、リフォーカス処理を行った場合でもリフォーカス効果を得ることができない。このためCPU103は、主被写体302、303が同距離であることを示す警告を表示部105に表示する。このような警告が表示された場合、撮影者は、警告に従って、絞り117を開くように絞り調整を行うことにより、主被写体302、303に対してリフォーカス効果を得るための条件を設定することができる。
図3(d)は、撮像装置10からの主被写体302および主被写体303の距離が被写界深度内である程度離れた距離にいる場合を示す模式図である。この場合、主被写体302または主被写体303のいずれかに焦点を合わせることができるため、リフォーカス処理を行ってリフォーカス効果を得ることが可能である。このためCPU103は、警告の表示を行わない。
CPU103は、撮像装置10が起動時に主被写体の判定を開始する。そしてCPU103は、主被写体が検出された後、主被写体302と主被写体303との間の距離、および、被写界深度の情報を常に取得し続け、表示部105に所定の警告を表示することが可能な状態となっている。またCPU103は、主被写体の大きさを監視している。主被写体の大きさが変わらない場合、CPU103は、撮像装置10と主被写体との間の距離が変化していないと判定し、被写体距離に関する情報の取得を中止する。一方、主被写体の大きさが変わった場合、CPU103は、撮像装置10と主被写体との間の距離が変化したと判定し、被写体距離に関する情報を再取得することもできる。主被写体が検出されなくなった場合、CPU103は、リフォーカス処理が必要な被写体が存在しなくなったと判定し、警告のための被写体距離に関する情報を取得するための処理を中止する。
次に、図4を参照して、主被写体の距離と被写界深度に応じて主被写体の距離を検出する時間間隔について説明する。図4(a)は、撮像装置10からの主被写体402(第1の被写体)および主被写体403(第2の被写体)の距離が過焦点距離の直前にあり、主被写体402および主被写体403が被写界深度内に存在する場合を示す。図4(b)は、撮像装置10からの主被写体402および主被写体403の距離が図4(a)の場合よりも近い距離にあり、主被写体402および主被写体403が被写界深度内に存在する場合を示す。
図4(a)の被写界深度は、図4(b)での被写界深度よりも深い。このため、図4(a)の主被写体402と主被写体403との間の距離が図4(b)の場合と同じでも、被写界深度から主被写体が出る時間は長くなる。このため、主被写体が遠い距離に存在する場合、主被写体の距離を検出する時間間隔を長くすることができる。一方、主被写体が近い距離に存在する場合、主被写体の動きにより主被写体が被写界深度外に出る時間が短くなるため、主被写体の距離を検出する時間間隔を短くする。このように検出手段103bは、主被写体の距離情報に応じて、距離情報を検出する時間間隔を変更する。好ましくは、検出手段103bは、距離情報が主被写体の距離が第1の距離にあることを示す情報である場合、時間間隔を第1の時間間隔に設定する。一方、検出手段103bは、距離情報が主被写体の距離が第1の距離よりも小さい第2の距離であることを示す情報である場合、時間間隔を第1の時間間隔よりも短い第2の時間間隔に設定する。
なお、主被写体の遠近の変化の判定は、主被写体の大きさの変化を利用することもできる。この場合、検出手段103bは、主被写体の大きさの変化を検出する。そして判定手段103cは、主被写体の大きさが変化したと判定した場合、検出手段103bから距離情報を取得する。一方、主被写体の大きさが変化しないと判定した場合、検出手段103bから距離情報を取得しない。また好ましくは、検出手段103bは、主被写体が大きくなったと判定された場合、時間間隔を短くする。一方、検出手段103bは、主被写体が小さくなったと判定された場合、時間間隔を長くする。また検出手段103cは、主被写体の大きさが一定以下になった場合、距離の検出を停止する。
このように本実施形態において、CPU(制御装置)103は、取得手段103a、検出手段103b、および、判定手段103cを有する。取得手段103aは、撮像光学系を介して、異なる複数の視点の画像データを取得する。検出手段103bは、主被写体の距離情報(例えば、撮像装置10から主被写体までの距離)を検出する。判定手段103cは、主被写体の距離情報に基づいて、複数の視点の画像データから主被写体に関するリフォーカス効果が得られるか否かを判定する。判定手段103は、リフォーカス効果が得られないと判定した場合、表示手段(表示部105)に警告情報を出力する。一方、判定手段103cは、リフォーカス効果が得られると判定した場合、表示手段に警告情報を出力しない。
好ましくは、判定手段103cは、距離情報が主被写体が所定の被写体距離(過焦点距離)よりも大きいことを示す情報である場合、リフォーカス効果が得られないと判定する。また好ましくは、判定手段103cは、被写体の距離情報と被写界深度とに基づいて、リフォーカス効果が得られるか否かを判定する。より好ましくは、判定手段103cは、主被写体としての第1の被写体(主被写体302、402)と第2の被写体(主被写体303、403)との間の距離が被写界深度よりも大きい場合、リフォーカス効果が得られないと判定する。
好ましくは、判定手段103cは、主被写体としての第1の被写体と第2の被写体との間の距離が所定の距離よりも小さい場合、前記リフォーカス効果が得られないと判定する。また好ましくは、判定手段103cは、主被写体の奥行きが所定の奥行きよりも小さい場合、リフォーカス効果が得られないと判定する。また好ましくは、判定手段103cは、リフォーカス効果が得られないと判定する理由に応じて、表示部105に表示する警告情報を変更する。検出手段103bは、主被写体を検出した場合、主被写体の距離情報の検出を開始する。
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の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ー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。
本発明は、上述の実施形態の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ー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。
本実施形態によれば、異なる複数の視点の画像に対する処理負荷を軽減することが可能な制御装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
103 CPU(制御装置)
103a 取得手段
103b 検出手段
103c 判定手段
103a 取得手段
103b 検出手段
103c 判定手段
Claims (16)
- 撮像光学系を介して、異なる複数の視点の画像データを取得する取得手段と、
主被写体の距離情報を検出する検出手段と、
前記主被写体の前記距離情報に基づいて、前記複数の視点の画像データから前記主被写体に関するリフォーカス効果が得られるか否かを判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、
前記リフォーカス効果が得られないと判定した場合、表示手段に警告情報を出力し、
前記リフォーカス効果が得られると判定した場合、前記表示手段に前記警告情報を出力しない、ことを特徴とする制御装置。 - 前記判定手段は、前記距離情報が前記主被写体が所定の被写体距離よりも大きいことを示す情報である場合、前記リフォーカス効果が得られないと判定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記判定手段は、前記被写体の前記距離情報と被写界深度とに基づいて、前記リフォーカス効果が得られるか否かを判定することを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。
- 前記判定手段は、前記主被写体としての第1の被写体と第2の被写体との間の距離が前記被写界深度よりも大きい場合、前記リフォーカス効果が得られないと判定することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
- 前記判定手段は、前記主被写体としての第1の被写体と第2の被写体との間の距離が所定の距離よりも小さい場合、前記リフォーカス効果が得られないと判定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記判定手段は、前記主被写体の奥行きが所定の奥行きよりも小さい場合、前記リフォーカス効果が得られないと判定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記判定手段は、リフォーカス効果が得られないと判定する理由に応じて、前記表示手段に表示する前記警告情報を変更することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記検出手段は、前記主被写体を検出した場合、前記主被写体の前記距離情報の検出を開始することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記検出手段は、前記主被写体の前記距離情報に応じて、前記距離情報を検出する時間間隔を変更することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記検出手段は、
前記距離情報が前記主被写体の距離が第1の距離にあることを示す情報である場合、前記時間間隔を第1の時間間隔に設定し、
前記距離情報が前記主被写体の前記距離が前記第1の距離よりも小さい第2の距離にあることを示す情報である場合、前記時間間隔を前記第1の時間間隔よりも短い第2の時間間隔に設定することを特徴とする請求項9に記載の制御装置。 - 前記検出手段は、前記主被写体の大きさの変化を検出し、
前記判定手段は、
前記主被写体の大きさが変化したと判定した場合、前記検出手段から前記距離情報を取得し、
前記主被写体の大きさが変化しないと判定した場合、前記検出手段から前記距離情報を取得しないことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記検出手段は、
前記主被写体の大きさの変化を検出し、
前記主被写体が大きくなったと判定された場合、前記時間間隔を短くし、
前記主被写体が小さくなったと判定された場合、前記時間間隔を長くすることを特徴とする請求項9または10に記載の制御装置。 - 撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部を有する撮像素子と、
前記複数の光電変換部からの出力信号のそれぞれに対応した、異なる複数の視点の画像データを取得する取得手段と、
主被写体の距離情報を検出する検出手段と、
前記主被写体の前記距離情報に基づいて、前記複数の視点の画像データから前記主被写体に関するリフォーカス効果が得られるか否かを判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、
前記リフォーカス効果が得られないと判定した場合、表示手段に警告情報を出力し、
前記リフォーカス効果が得られると判定した場合、前記表示手段に前記警告情報を出力しない、ことを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像素子は、1つのマイクロレンズに対して前記複数の光電変換部を有し、該マイクロレンズが2次元状に配列されていることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
- 撮像光学系を介して、異なる複数の視点の画像データを取得するステップと、
主被写体の距離情報を検出するステップと、
前記主被写体の前記距離情報に基づいて、前記複数の視点の画像データから前記主被写体に関するリフォーカス効果が得られるか否かを判定するステップと、
前記リフォーカス効果が得られないと判定した場合、表示手段に警告情報を出力するステップと、を有することを特徴とする制御方法。 - 撮像光学系を介して、異なる複数の視点の画像データを取得するステップと、
主被写体の距離情報を検出するステップと、
前記主被写体の前記距離情報に基づいて、前記複数の画像データから前記主被写体に関するリフォーカス効果が得られるか否かを判定するステップと、
前記リフォーカス効果が得られないと判定した場合、表示手段に警告情報を出力するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とすることを特徴とするプログラム。
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