JP2019074640A - 撮像装置及びその制御方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】主撮像光学系による撮影の際、副撮像光学系における被写体の距離検出を低消費電力で行わせることができる撮像装置及びその制御方法、並びにプログラムを提供する。【解決手段】撮像装置１は、ズームレンズを有する主光学鏡筒部１０１及び主光学鏡筒部１０１を介して被写体像が結像される主撮像素子１０２を有する主撮像光学部１０と、ズーム位置が主光学鏡筒部１０１のＷｉｄｅ端で固定される副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌ、及び副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌを介して同時に２つの被写体像が結像される副撮像素子２０２を有する副撮像光学部２０とを備える。副撮像素子２０２で同時に結像された２つの被写体像に基づく被写体距離の検出の際に用いられる副撮像素子２０２の読み出し行は、主光学鏡筒部１０１のズームレンズによるズーム倍率に応じて選択される。【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法、並びにプログラムに関し、特に、主撮像光学系と副撮像光学系を有する撮像装置及びその制御方法、並びにプログラムに関する。

近年、静止画や動画を記録するための主撮像光学系と、撮影の補助や距離検出などを行うことを目的とした副撮像光学系が搭載された撮像装置が提案されている。

例えば、特許文献１では、主撮像光学系による撮影を補助するための焦点距離が異なる２つの副撮像光学系を搭載し、主撮像光学系のズーム位置に応じて、２つの副撮像光学系のどちらを補助用のライブビュー表示に使用するかを選択する方法が開示されている。

特開２０１２−２２７８３９号公報

しかしながら、特許文献１では、２つ副撮像光学系からの信号のうち一方の信号を用いて補助用のライブビューを表示する記載はあるが、常に複数の撮像部を駆動しているため、かかる消費電力が高くなってしまう。

さらに、副撮像光学系で被写体距離検出を行う場合に、どのように主撮像光学系による撮影と連動させて動作させるかについては特許文献１には何らの記載もない。

上記点を鑑み、本発明は、主撮像光学系による撮影の際、副撮像光学系における被写体の距離検出を低消費電力で行わせることができる撮像装置及びその制御方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る撮像装置は、ズームレンズを有する第１の光学素子を含む第１の撮像光学系、及び前記第１の撮像光学系を介して被写体像が結像される第１の撮像素子を有する第１の撮像手段と、ズーム位置が固定される第２及び第３の撮像光学系、及び前記第２及び第３の撮像光学系を介して同時に２つの被写体像が結像される第２の撮像素子を有する第２の撮像手段と、前記第２の撮像素子で前記同時に結像された２つの被写体像に基づき被写体距離を検出する検出手段と、前記被写体距離の検出に用いられる、前記第２の撮像素子の読み出し行を選択する行選択手段とを備え、前記行選択手段は、前記ズームレンズによるズーム倍率に応じて、前記第２の撮像素子の読み出し行を選択することを特徴とする。

本発明によれば、主撮像光学系による撮影の際、副撮像光学系における被写体の距離検出を低消費電力で行わせることができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の外観図である。 図１の撮像装置の全体構成を示すブロック図である。 図２における副撮像光学部の副撮像素子に照射される光の撮像領域を説明するための図である。 図２における主撮像光学部の主撮像素子の全体構成を示す図である。 図４における単位画素の回路構成を示す図である。 図３における、副撮像素子の２つの画像領域に映し出される画像を用いて距離情報を算出する方法を説明するための図である。 図２における表示部に表示される、主撮像素子から出力される画像データと副撮像素子から出力される画像データの一例を示す図である。 図２における主光学鏡筒部のズームと副撮像素子の垂直間引き行の関係を示す図である。 主光学鏡筒部のズームに応じて設定される、副撮像素子の各垂直行の間引き行と、それ以外の行の使用される用途を示した図である。 主撮像光学部及び副撮像光学部の動作制御処理の手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態に係る撮像装置を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１の外観図である。ここで、撮像装置１は、動画機能付き電子スチルカメラやビデオカメラなどに応用可能である。

図１において、撮像装置１は、第１の撮像光学系である主光学鏡筒部１０１と、第２及び第３の撮像光学系である副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌとを筐体の正面に配する。主光学鏡筒部１０１は、図２において後述する第１の撮像手段である主撮像光学部１０に含まれる。また、副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌは、図２において後述する第２の撮像手段である副撮像光学部２０に含まれる。

加えて、撮像装置１は、主光学鏡筒部１０１をズームさせるためのズームレバー３０、静止画や動画を記録するためのシャッターボタン４０を有している。

撮像装置１では、主撮像光学部１０のズーム位置、すなわち主光学鏡筒部１０１に含まれるズームレンズのズーム倍率に応じて、複数のイメージサークルを持つ、副撮像光学部２０の図２において後述する副撮像素子２０２の読み出し行が制御される。

図２は、図１の撮像装置１の全体構成を示すブロック図であり、第１の撮像手段である主撮像光学部１０、第２の撮像手段である副撮像光学部２０を備える。

さらに、撮像装置１は、撮像信号処理部２０４、フォーカス制御演算部２０５、メモリ部２０６、表示部２０７、全体制御演算部２０８、操作部２０９を備える。併せて、撮像装置１は、外部Ｉ／Ｆ（インターフェース）２１０、記録媒体制御Ｉ／Ｆ２１１、記録媒体２１２、ＲＯＭ２１３を備える。

第１の撮像手段である主撮像光学部１０は、第１の撮像光学系である主光学鏡筒部１０１と、主撮像素子１０２と、主鏡筒制御部１０３とから構成される。

主光学鏡筒部１０１は、図２において不図示であるが、複数の光学素子と、主撮像素子１０２に入射される光量を調整する絞り機構部と、シャッタ機構部とを備える。この複数の光学素子には、被写体からの光を主撮像素子１０２に集光するためのレンズ、焦点調節を行うフォーカスレンズを含むフォーカス機構部、及び光学結像の倍率を可変させるズームレンズを含むズーム機構部が含まれる。

主鏡筒制御部１０３は、主光学鏡筒部１０１に制御信号を出力することにより主光学鏡筒部１０１の駆動を制御する。

第２の撮像手段である副撮像光学部２０は、２つの撮像光学系、すなわち、第２の撮像光学系である副光学鏡筒部２０１Ｒ及び第３の撮像光学系である副光学鏡筒部２０１Ｌと、副鏡筒制御部２０３Ｒ，２０３Ｌと、副撮像素子２０２とから構成される。

副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌは、それぞれ、フォーカスレンズ等の不図示の光学素子を含み、副鏡筒制御部２０３Ｒ，２０３Ｌからの制御信号によりその駆動が制御される。

本実施形態において、副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌのズーム位置は、主光学鏡筒部１０１のズームレンズのＷｉｄｅ端で固定され、副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌのそれぞれに含まれるフォーカスレンズは無限遠固定の単焦点のレンズである。これは、本実施形態では、イメージサークルが複数である副撮像素子２０２の画像信号を基に、被写体距離を検出するからである。尚、１方のイメージサークルから出力された画素信号は、主光学鏡筒部１０１がズームした際のライブビュー表示の補助としても使用される。このイメージサークルの詳細な動作説明は後述する。

主撮像素子１０２、及び副撮像素子２０２は、ベイヤー配列かつＸＹ読み出し方式のＣＭＯＳ型イメージセンサなどが用いられる。

主撮像素子１０２及び副撮像素子２０２はそれぞれ、主光学鏡筒部１０１及び副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌによって結像された被写体像を光電変換（撮像）して撮像信号（画素信号）を生成する。その後、主撮像素子１０２及び副撮像素子２０２はそれぞれ、生成された撮像信号をデジタル変換した後、デジタル画像信号として出力する。

主撮像素子１０２、及び副撮像素子２０２から出力されるデジタル画像信号は撮像信号処理部２０４へ入力される。

撮像信号処理部２０４は、主撮像素子１０２、及び副撮像素子２０２から出力されるデジタル画像信号に対する補正処理や現像処理などを行なう。

また、撮像信号処理部２０４は、図６で後述する被写体距離の検出手段としての処理も合わせて行う。

また、撮像信号処理部２０４は副撮像素子２０２から出力される、デジタル画像信号から被写体距離の検出も行う。

フォーカス制御演算部２０５は、撮像信号処理部２０４によって検出された被写体距離に基づき、主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズの制御量を算出する。

メモリ部２０６は画像データを一時的に記憶する。

表示部２０７は、撮像信号処理部２０４によって処理された、主撮像素子１０２及び、副撮像素子２０２から出力されるデジタル画像信号を画像データとして表示を行う。

記録媒体制御Ｉ／Ｆ２１１では記録媒体２１２への画像データの記録または記録媒体２１２からの読み出しを行う。

記録媒体２１２は半導体メモリ等の着脱可能記憶媒体である。

外部Ｉ／Ｆ２１０はコンピュータ等の不図示の外部装置と通信を行う為のインターフェースである。

操作部２０９は不図示のＳＷ１やＳＷ２というスイッチを有し、ユーザーがこれらのスイッチを押した場合はＯＮ判定を、押していない場合はＯＦＦ判定を全体制御演算部２０８に送る。

また、操作部２０９には、図１のズームレバー３０が含まれており、ユーザーがズームレバー３０を用いてズーム設定を行った場合はズーム位置を算出し、全体制御演算部２０８に送る。

また、操作部２０９には、ユーザーが各種設定可能な電源釦を含むメニュー釦（不図示）も含まれる。ユーザーによるこのメニュー釦を用いた設定のうち撮像装置の駆動条件に関する情報は、全体制御演算部２０８に送られ、これらの情報に基づいて撮像装置１全体の制御が行われる。

全体制御演算部（コントローラ、制御部）２０８は、ユーザーによるズームレバー３０を用いたズーム設定に基づき操作部２０９で算出されるズーム位置に応じて、副撮像素子２０２の画像の間引き量を制御する（行選択手段）。

また、全体制御演算部２０８は、フォーカス制御演算部２０５により算出されたフォーカスレンズの制御量に基づいて、主鏡筒制御部１０３を制御する。

また、全体制御演算部２０８は、主撮像素子１０２、副鏡筒制御部２０３Ｒ，２０３Ｌの制御も行う。

全体制御演算部２０８によって行われるこれらの制御は、全体制御演算部２０８がＲＯＭ２１３または不図示のメモリに記憶されている制御プログラムを読み出して実行することで実現される。

ＲＯＭ２１３は、各種補正データ等も記憶する。

ここで、図３を用いて、図２における副撮像光学部２０の副撮像素子２０２に照射される光の撮像領域について説明する。

副撮像素子２０２の面上には、副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌのそれぞれで受光した光を同時に結像する。

図３（ａ）は副撮像光学部２０を断面的に示した模式図であり、図３（ｂ）は副撮像素子２０２に受光される撮像領域を示す平面図である。

図３（ａ）において、被写体からの光は副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌでそれぞれ集光され、副撮像素子２０２の撮像面に受光される。

その後、図３（ｂ）に示すように、副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌから受光される被写体像は、それぞれ副撮像素子２０２の像面の撮像領域３０１Ｒ，３０１Ｌに映し出される。

図３（ｂ）の画像領域３０２Ｒ，３０２Ｌは、撮像信号処理部２０４で処理される領域である。

つまり、撮像信号処理部２０４は、副撮像素子２０２から出力されたデジタル画像信号を基に、画像領域３０２Ｒ，３０２Ｌを用いて、被写体距離の検出や、ライブビュー表示に必要な現像処理を行う。

その際、被写体距離は、画像領域３０２Ｒ，３０２Ｌで映し出される被写体像を用いて検出され、ライブビュー表示に必要な現像処理は、画像領域３０２Ｒ，３０２Ｌのどちらか一方で映し出される被写体像に対して行われる。

本実施形態では、画像領域３０２Ｒがライブビュー表示に用いられる場合について説明する。但し、これは例示にすぎず、画像領域３０２Ｌをライブビュー表示に用いてもよい。

次に、図２における主撮像素子１０２及び副撮像素子２０２の撮像素子について説明する。

本実施例においては、主撮像素子１０２及び副撮像素子２０２の構成は同様である。よって、以下、主撮像素子１０２の単位画素４０１についてのみ説明し、副撮像素子２０２の単位画素についての説明は省略する。

図４は、主撮像素子１０２の全体構成を示す図である。

画素領域４００には、複数の単位画素４０１（図４においては単に「画素」とする。）が行列状（ｎ行×ｍ列）、即ち、マトリクス状に配置されている。ここで、ｎ，ｍは整数とする。

行走査回路４０２は、単位画素４０１の各スイッチを制御するＲｅｓ，Ｔｘ，Ｓｅｌといった駆動信号を各単位画素４０１に供給する。

単位画素４０１の回路構成については、図５を用いて詳述する。

図４における、これらの駆動信号Ｒｅｓ，Ｔｘ，Ｓｅｌは、行単位で共通する。各単位画素４０１の出力信号は、列毎に垂直出力線４０３を介して列共通読出しＡＤＣ４０４（以下、単にＡＤＣ４０４という）に接続されている。

各ＡＤＣ４０４は、各単位画素４０１から出力される画素信号をデジタル信号へ変換する。

ラインメモリ４０５は、各ＡＤＣ４０４によって変換されたデジタル信号を記憶する。

ラインメモリ４０５に記憶されたデジタル信号に変換後の画素信号は、列走査回路４０６からの信号に同期して水平信号線４０７へ伝送される。

ＤＦＥ（デジタル・フロント・エンド）４０８は、水平信号線４０７から入力された、デジタル信号に変換後の画素信号に対して、その画素信号の並び替えや、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換を行い、撮像信号処理部２０４へ出力する。

タイミング制御回路４０９は、主撮像素子１０２を駆動するための制御を行う回路であり、全体制御演算部２０８からの制御信号に応じて、主撮像素子１０２内の複数の行走査回路４０２及びＡＤＣ４０４、列走査回路４０６、並びにＤＦＥ４０８の制御を行う。

ここで、単位画素４０１とその読み出し回路の構成を、図５を用いて説明する。

図５は、図４における単位画素４０１の回路構成を示す図である。

図５において、入射した光信号が、ＰＤ５０１によって光電変換され、露光量に応じた電荷がＰＤ５０１に蓄積される。

転送ゲート５０２のゲートに印加する信号ＴｘをＨｉｇｈレベルにすることで、ＰＤ５０１に蓄積されている電荷がＦＤ（フローティングディフュージョン）部５０３に転送される（電荷転送）。

ＦＤ部５０３は、フローティングディフュージョンアンプ５０４（以下ＦＤアンプ５０４と表す）のゲートに接続されており、ＰＤ５０１から転送されてきた電荷量がＦＤアンプ５０４によって電圧量に変換される。

リセットスイッチ５０５は、ＦＤ部５０３、およびＰＤ５０１をリセットするためのリセットスイッチで、そのゲートに印加する信号ＲＳＴをＨｉｇｈレベルとすることにより、ＦＤ部５０３がリセットされる。また、ＰＤ５０１の電荷をリセットする場合には、信号ＲＳＴと信号Ｔｘとを同時にＨｉｇｈレベルとする。これにより、転送ゲート５０２及びリセットスイッチ５０５の両方がＯＮ状態となり、ＦＤ部５０３経由でＰＤ５０１がリセットされる。

画素選択スイッチ５０６のゲートに印加する信号ＳＥＬをＨｉｇｈレベルとすることにより、ＦＤアンプ５０４によって電圧量に変換された画素信号が垂直出力線４０３を通してＡＤＣ４０４に出力される。

ＦＤアンプ５０４は、垂直出力線４０３に接続されている不図示の定電流源と合わせてソースフォロワアンプとして動作する。

ＡＤＣ４０４は比較器５０７、Ｕ／Ｄ ＣＮＴ（アップダウンカウンタ）５０８、ＤＡＣ５０９を有する。

比較器５０７は一対の入力端子の一方に上述の垂直出力線４０３が接続され、他方にＤＡＣ５０９が接続される。

ＤＡＣ５０９は、タイミング制御回路４０９から入力される基準信号に基づいて、レベルがある一定の傾きを持って変化するランプ信号を出力する。

そして比較器５０７は、ＤＡＣ５０９から入力されるランプ信号のレベルと、垂直出力線４０３から入力される電圧量に変換された画像信号のレベルとを比較する。

タイミング制御回路４０９は全体制御演算部２０８からの指令に基づきＤＡＣ５０９へ基準信号を出力する。

例えば比較器５０７は、垂直出力線４０３から入力される電圧量に変換された画像信号のレベルが、ＤＡＣ５０９から入力されるランプ信号のレベルより低い場合にはハイレベルの比較信号を出力する。また、比較器５０７は、逆の場合、すなわち、画像信号のレベルがランプ信号のレベルより高い場合にはローレベルの比較信号を出力する。

Ｕ／Ｄ ＣＮＴ５０８は、タイミング制御回路４０９により、時間をカウントするクロックが入力されると共に、比較器５０７に接続される。Ｕ／Ｄ ＣＮＴ５０８は、例えば、比較器５０７から入力された比較信号がハイレベルとなる期間、またはローレベルとなる期間のクロックをカウントする。このカウント処理により、各単位画素４０１の出力信号はデジタル値である画像データへ変換される。

Ｕ／Ｄ ＣＮＴ５０８でデジタル値である画像データに変換された出力信号はラインメモリ４０５に記憶される。

なおＡＤＣ４０４は、単位画素４０１のリセット時の画像信号に基づいてリセットレベルに対応したカウント値をカウントし、また、所定の撮像時間後の画像信号に基づいてカウント値をカウントし、これらの差分値をラインメモリ４０５に記憶させてもよい。

図６は、図３における、副撮像素子２０２の２つの画像領域３０２Ｒ，３０２Ｌに映し出される画像を用いて距離情報を算出する方法を説明するための図である。

図６（ａ）において、右画像６０１Ｒは、副光学鏡筒部２０１Ｒを通して撮像され、画像領域３０２Ｒに映し出される画像であり、左画像６０１Ｌは、副光学鏡筒部２０１Ｌで撮像され、画像領域３０２Ｌに映し出される画像である。

例えば、被写体６０２を撮像した場合、撮像信号処理部２０４が、副撮像素子２０２から出力された画像データから、図６（ａ）に示す右画像６０１Ｒ及び左画像６０１Ｌの画像データを取得する。ここで、右画像６０１Ｒ及び左画像６０１Ｌは、図３（ｂ）の画像領域３０２Ｒ，３０２Ｌのうち、主光学鏡筒部１０１のズームに応じて、主撮像光学部１０から出力される画像領域と同じ画角になる領域をクロップ処理することにより得られる画像である。撮像信号処理部２０４でこのクロップ処理が行われる。撮像信号処理部２０４は、さらにその取得した右画像６０１Ｒ及び左画像６０１Ｌの画像データから被写体６０２の距離情報を算出する。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す画像に対する撮像信号処理部２０４の被写体距離の検出手段としての処理を説明するための図である。

撮像信号処理部２０４は、右画像６０１Ｒと、左画像６０１Ｌから被写体６０２の視差ｄを算出する。

視差ｄは、右画像６０１Ｒと、左画像６０１Ｌにおける被写体６０２の水平方向のズレ（差分）である。

例えば、撮像信号処理部２０４は、右画像６０１Ｒと、左画像６０１Ｌの画像データを行毎に比較し、一致するか否かを判定する。具体的には、ある行の比較が終了する毎に右画像６０１Ｒのみ比較対象とする行を右側にシフトさせ、シフトさせた行の画像データが左画像６０１Ｌといずれかの行と一致するか否かを判定する。

撮像信号処理部２０４は、上記判定の結果、右画像６０１Ｒの行と、左画像６０１Ｌの行がもっとも類似したときの右画像６０１Ｒのシフト数を図６（ｂ）に示す視差ｄとして算出し、さらに、視差ｄから被写体距離検出を行う。

フォーカス制御演算部２０５は、撮像信号処理部２０４で算出された被写体距離を基に主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズの制御量を算出する。

全体制御演算部２０８は、フォーカス制御演算部２０５で算出された主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズの制御量を基に主鏡筒制御部１０３を制御する。

次に主光学鏡筒部１０１がズームする際、表示部２０７に表示する主撮像素子１０２から出力される画像データと、副撮像素子２０２から出力される画像データとの関係について説明する。

図７は、図２における表示部２０７に表示される、主撮像素子１０２で撮像した画像と副撮像素子２０２で撮像した画像の一例を示す図である。

図７（ａ）は、主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＷｉｄｅ側に設定されている場合に主撮像素子１０２で撮像された画像をライブビュー表示中の表示部２０７の画面を示す。

図７（ｂ）は、主光学鏡筒部１０１が図７（ａ）の被写体７０１を含む領域７０２ａを領域７０２ｂまでズームした場合に主撮像素子１０２で撮像された画像をライブビュー表示中の表示部２０７の画面を示す。

また、図７（ａ），（ｂ）の画面の表示領域７０３には、副撮像素子２０２の画像領域３０２Ｒに映し出された全画像が、補助用の画像として同時にライブビュー表示される。

そのため、図７（ｂ）の画面のライブビュー表示中に被写体７０１がズームした領域７０２ｂの枠外に移動した場合も、表示領域７０３を確認することでユーザーが即座に被写体７０１を追いかけることが可能となる。

次に、主光学鏡筒部１０１のズーム倍率に応じて設定される副撮像素子２０２の読み出し行についての説明を行う。

図８は、図２における主光学鏡筒部１０１のズーム位置が、Ｚ０からＺ３に変化する場合において、副撮像素子２０２の垂直行の間引き率（読み出し行）の関係を示す図である。

主光学鏡筒部１０１は、ズーム位置がＺ０の場合はＷｉｄｅ端に位置し、Ｚ３の場合はＴｅｌｅ端に位置する。

主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＺ０であるときは、副撮像素子２０２の垂直行を１／８に間引いて読みだす。また、主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＺ１，Ｚ２であるときは、副撮像素子２０２の垂直行をそれぞれ１／４、１／２に間引いて読みだす。

主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＺ３であるときは、副撮像素子２０２の垂直行を全行間引かずに読みだす。

このように、主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＴｅｌｅ側になるほど、副撮像素子２０２の垂直行の間引き率を下げている。すなわち主光学鏡筒部１０１に含まれるズームレンズのズーム倍率が高くなるほど読みだす副撮像素子２０２の垂直行を増やす。

また、副撮像素子２０２において、垂直行を間引く際、間引かれる行の読み出し時間分の期間は副撮像素子２０２の読み出しを行わず動作を止めることにより、副撮像光学部２０で使用する電力を抑制する。

図９は、主光学鏡筒部１０１のズームに応じて設定される、副撮像素子２０２の各垂直行の間引き行と、それ以外の行の使用される用途を示した図である。

図９（ａ）に示すように、主光学鏡筒部１０１のズーム位置Ｚ０〜Ｚ３に応じて、副撮像素子２０２の各垂直行は、間引き行、ライブビュー及び被写体距離検出に使用される行、及び被写体距離検出のみに使用される行のいずれかに設定される。

具体的には、図９に示す「○」は、ズーム位置によらず、ライブビューと被写体距離検出に使われ行を示し、「▲」は、ズーム位置に応じて被写体距離検出のみで処理される行を示し、「−」は、ズーム位置に応じて間引かれる行を示している。

図９は、副撮像素子２０２の垂直行のうち同色の８行分のみを示している。

ここで、主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＺ０である場合、図９に示す副撮像素子２０２の垂直行のうち、１行目のみが出力され、ライブビュー用と被写体距離検出用に用いられる。

主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＺ１である場合、図９に示す副撮像素子２０２の垂直行のうち、１行目と５行目が出力され、１行目がライブビュー用と被写体距離検出用に用いられ、５行目が被写体距離検出用のみに用いられる。

主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＺ２である場合、図９に示す副撮像素子２０２の垂直行のうち、１行目と、３行目、５行目、７行目が出力される。このうち、１行目がライブビュー用と被写体距離検出用に用いられ、３行目、５行目、７行目が被写体距離検出用のみに用いられる。

主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＺ３に位置する場合、図９に示す副撮像素子２０２の垂直行のうち、８行中全ての行が出力される。このうち、１行目がライブビュー用と被写体距離検出用に用いられ、それ以外の行は被写体距離検出用のみに用いられる。

８行以降の行に関しては、ズーム位置に応じて、上記説明した１行目からを繰り返し行い、副撮像素子２０２の間引きまたは、全行読みの動作を繰り返し行う。

副撮像素子２０２の９行目以降の垂直行に関しては、１行目から８行目までと同じ動作を繰り返し行い、ズーム位置に応じて、副撮像素子２０２の間引きまたは、全行読みの動作を繰り返し行う。

図９（ｂ）に、主光学鏡筒部１０１に対して、１フレーム内における副撮像素子２０２の読み出し期間と読み出しを行わない期間（パワーセーブ期間）を示す。ここでパワーセーブ期間とは、副撮像素子２０２が読み出しを行わず動作を停止する期間をいう。

１フレーム期間をＴとし、主光学鏡筒部１０１のズーム位置Ｚ０からＺ３に対する、副撮像素子２０２の読み出し期間をＴ０からＴ３とする。

図９（ａ）で示したように、主光学鏡筒部１０１のズーム位置に応じて、副撮像素子２０２の読み出し行の間引き数を変えるため、主光学鏡筒部１０１のズーム位置Ｚ０〜Ｚ３のそれぞれに対する読み出し時間Ｔ０〜Ｔ３は、Ｔ０＜Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３となる。

それに伴い、副撮像素子２０２のパワーセーブ期間は、（Ｔ−Ｔ０）＞（Ｔ−Ｔ１）＞（Ｔ−Ｔ２）＞（Ｔ−Ｔ３）の関係となる。

つまり、主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＷｉｄｅ側に位置する場合、最も副撮像素子２０２の消費電力が低くなる。

以上、図８と図９を用いて、主光学鏡筒部１０１のズーム位置に応じて、副撮像素子の読み出し行の間引き行を可変する動作とパワーセーブ期間の関係について説明した。

本実施形態では、主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＷｉｄｅ側に行くほど、副撮像素子２０２の読み出し行の間引き行を多くし、逆に、主光学鏡筒部１０１のズーム位置がＴｅｌｅ側に行くほど、副撮像素子２０２の読み出し行の間引き行を少なくした。

これは、副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌのズーム位置を、主光学鏡筒部１０１のＷｉｄｅ側に固定していることから、主光学鏡筒部１０１のズーム位置に合わせて、被写体距離検出に用いる副撮像素子２０２の画像領域が変化するからである。

つまり主光学鏡筒部１０１のズーム位置をＴｅｌｅ側に可変すると、副撮像素子２０２の画像領域３０２Ｒにおける、被写体距離検出を行うための画像をえるためクロップ処理される領域が小さくなる。

そのため主光学鏡筒部１０１がＴｅｌｅ側に可変したときは、副撮像素子２０２からの上記クロップ処理後の領域の画像を用いても被写体距離検出の精度が保たれるよう、副撮像素子２０２から読み出す垂直行の間引きを少なくする。

一方、主光学鏡筒部１０１がＷｉｄｅ側に可変したときは、副撮像素子２０２から読みだす垂直行の間引きを多くする。これにより、被写体距離検出の精度を主光学鏡筒部１０１がＴｅｌｅ端にある場合と同等に保ちつつ、間引かれる行では副撮像素子２０２は読み出しを行わず動作を停止することによりパワーセーブして消費電力を削減する。

また、副撮像素子２０２から出力される画像信号に対して、ライブビューに用いられる信号は常に副撮像素子２０２から読み出す垂直行が１／８に間引きされた信号である。

これは、図７（ｂ）に示すように、副撮像素子２０２の画像領域３０２Ｒに映し出された全画像を表示する表示領域７０３は、主撮像素子１０２で撮像したズーム画像を表示する領域７０２ｂに対して、表示領域が小さいからである。さらに、主光学鏡筒部１０１における、全ズーム範囲において撮影可能な領域の画像を表示領域７０３において表示すべく、副光学鏡筒部２０１Ｒ，２０１Ｌのズーム位置は、主光学鏡筒部１０１のＷｉｄｅ側に固定されている。よって、主光学鏡筒部１０１のズームに応じて、副撮像素子２０２から読み出す垂直行の間引き率を変える必要はない。

このように、副撮像素子２０２において被写体距離検出に用いる垂直行の間引き率を主光学鏡筒部１０１のズーム位置に応じて可変する。これにより、副撮像素子２０２はその垂直行のうち読み出さない行の時間分、パワーセーブを行うことができ、副撮像光学部２０に掛かる消費電力が低減する。

そのため、副撮像光学部２０において、被写体距離検出の精度を保ちつつ、撮像に掛かる消費電力を抑制することが可能となる。

次に本実施形態における、主撮像光学部１０及び副撮像光学部２０の動作制御処理の手順を、図１０のフローチャートを用いて説明する。

まず、ユーザーにより、操作部２０９に含まれる、電源釦がＯＮされると（ステップＳ１００１）、各種初期設定（ステップＳ１００２）や主光学鏡筒部１０１のズーム設定を行った後、駆動モード選択画面を表示する。ここで、駆動モード選択画面には、例えば、動画記録モードや、ライブビューモード等がユーザー選択可能に表示される。

その後、ユーザーにより駆動モード選択画面上の１つの駆動モードが選択される（ステップＳ１００３）と、ステップＳ１００４では、選択された駆動モードに応じて、撮像動作が開始される。

ステップＳ１００５では、全体制御演算部２０８が、主撮像素子１０２と副撮像素子２０２で撮像された画像の画素信号を読み出し、その読み出した画素信号を撮像信号処理部２０４へ出力する。

ステップＳ１００６では、撮像信号処理部２０４において、主撮像素子１０２からの画素信号に基づき、主撮像素子１０２で撮像された画像の現像処理を行う。またステップＳ１００６では、副撮像素子２０２の画像領域３０２Ｒのうち、図９で示した１行目に当たる領域にあたる画素信号に基づき、副撮像素子２０２で撮像された画像の現像処理を行う。ここでいう、現像処理とはデジタルゲインでの信号レベルの微調整、ノイズを軽減するローパスフィルタ処理やシェーディング処理、ＷＢ処理などを撮像信号処理部２０４に出力された画素信号に対して行って画像データを生成する処理を指す。

ステップＳ１００７では、現像処理により生成された、主撮像素子１０２の画像データと、副撮像素子２０２の画像領域３０２Ｒの画像データを、ステップＳ１００３で選択された駆動モードに応じて、動画データとして記録又は表示する。具体的には、選択された駆動モードが動画記録モードである場合は動画データを記録媒体２１２へ記録する。また、選択された駆動モードがライブビューモードである場合は動画データの表示部２０７へのライブビュー表示を行う。記録媒体２１２への動画データの記録時は、主撮像素子１０２の画像データのみを動画データとして記録してもよい。

ステップＳ１００６と並行して、ステップＳ１００８では、撮像信号処理部２０４は、副撮像素子２０２の画像領域３０２Ｒ，３０２Ｌから上述のクロップ処理された領域の画像（右画像６０１Ｒ及び左画像６０１Ｌ）の視差ｄを検出する。これにより被写体距離検出を行う。

ステップＳ１００９では、フォーカス制御演算部２０５において、ステップＳ１００８で検出された被写体距離を基に、主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズの制御量を算出する。

その後、動画記録が継続されている場合であって（ステップＳ１０１０でＮＯ）、ユーザー操作により主光学鏡筒部１０１のズーム位置が変更された場合（ステップＳ１０１１でＹＥＳ）、ステップＳ１０１２へ進む。一方、かかるユーザー操作がなく、主光学鏡筒部１０１のズーム位置に変更がない場合（ステップＳ１０１１でＮＯ）、ステップＳ１０１３へ進む。

ステップＳ１０１２では、主光学鏡筒部１０１のズーム位置に応じて、副撮像素子２０２の垂直行のうち、読み出し行を変更する。その後、ステップＳ１００８，Ｓ１００９と同様の処理を行ない、主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズの制御量を再算出する。

ステップＳ１０１３では、ステップＳ１００８にて算出された、主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズ制御量に応じて、主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズ制御が行われる。尚、ステップＳ１０１２の処理後、主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズの制御量が再算出されている場合は、その再算出された主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズ制御量に応じて、主光学鏡筒部１０１のフォーカスレンズ制御が行われる。その後、ステップＳ１００４へ戻り撮影が継続される。

一方、ステップＳ１０１０にて動画記録が終了された場合は、ステップＳ１０１６へ進み電源がＯＦＦされ、本処理を終了する。

以上、本実施形態では、第２の撮像手段である副撮像光学部２０の副撮像素子２０２において被写体検出に用いる垂直行の間引き率を、第１の撮像手段である主撮像光学部１０のズーム位置に応じて可変とする。これにより、副撮像素子２０２はその垂直行のうち読み出さない行の時間分、パワーセーブを行うことができ、副撮像光学部２０に掛かる消費電力を低減できる。

そのため、第２の撮像手段である副撮像光学部２０の被写体距離検出の精度を保ちつつ、撮像に掛かる消費電力を抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、主光学鏡筒部１０１がズームした際に、副撮像素子２０２の画像領域３０２Ｒの画像を表示部２０７へ表示するように説明したが、画像領域３０２Ｌの画像を表示部２０７へ表示するように処理を行ってもよい。

さらに本実施形態では、主光学鏡筒部１０１がズームした際に、副撮像素子２０２の画像領域３０２Ｒの画像を表示部２０７の画面の表示領域７０３へ表示するように説明したが、かかる構成に限定されない。例えば、表示部２０７に図７（ａ），（ｂ）の画面を表示する際、表示領域７０３を表示するか否かを、ユーザーが任意に指定できるようにしてもよい。

また、本実施形態では、主光学鏡筒部１０１のズーム位置に応じて、副撮像素子２０２から読み出される垂直行の間引き率を可変としたが、かかる構成に限定されない。例えば、主光学鏡筒部１０１のズームレンズによるズーム時の領域７０２ｂに当たる副撮像素子２０２の領域のみ、副撮像素子２０２から読み出される垂直行の間引き率を変更してもよい。これにより、ズームした領域７０２ｂの被写体距離検出を副撮像光学部２０で精度よく行うことができる。

更に、図７（ａ）の画面で表示される主撮像素子１０２で撮像した画像に対してＡＦ枠が設定される場合がある。この場合、主光学鏡筒部１０１のズーム位置に応じて、その設定されたＡＦ枠の領域に当たる副撮像素子２０２の領域のみ、副撮像素子２０２から読み出される垂直行の間引行を変更してもよい。これにより、主光学鏡筒部１０１のズームの結果、ズームした領域７０２ｂから設定されたＡＦ枠が外れてしまった場合であっても、副撮像光学部２０でＡＦ枠を追従させることができる。

１ 撮像装置
１０ 主撮像光学部
２０ 副撮像光学部
１０１ 主光学鏡筒部
１０２ 主撮像素子
１０３ 主鏡筒制御部
２０１Ｒ，２０１Ｌ 副光学鏡筒部
２０２ 副撮像素子
２０３Ｒ，２０３Ｌ 副鏡筒制御部
２０４ 撮像信号処理部
２０５ フォーカス制御演算部
２０８ 全体制御演算部

Claims (10)

1. ズームレンズを有する第１の光学素子を含む第１の撮像光学系、及び前記第１の撮像光学系を介して被写体像が結像される第１の撮像素子を有する第１の撮像手段と、
   ズーム位置が固定される第２及び第３の撮像光学系、及び前記第２及び第３の撮像光学系を介して同時に２つの被写体像が結像される第２の撮像素子を有する第２の撮像手段と、
   前記第２の撮像素子で前記同時に結像された２つの被写体像に基づき被写体距離を検出する検出手段と、
   前記被写体距離の検出に用いられる、前記第２の撮像素子の読み出し行を選択する行選択手段とを備え、
   前記行選択手段は、前記ズームレンズによるズーム倍率に応じて、前記第２の撮像素子の読み出し行を選択することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の光学素子は第１のフォーカスレンズを更に有し、
   前記被写体距離の検出の結果に応じて、前記第１のフォーカスレンズの制御量を算出する算出手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記第２及び第３の撮像光学系は、それぞれ第２及び第３のフォーカスレンズを有し、
   前記第２及び第３のフォーカスレンズは、それぞれ単焦点のレンズであることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記第２及び第３の撮像光学系のズーム位置は、前記ズームレンズのＷｉｄｅ端で固定されており、
   前記行選択手段は、前記ズームレンズによるズーム倍率が高くなるほど、前記第２の撮像素子の読み出し行を増やすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記行選択手段は、前記ズームレンズによるズーム時の前記第１の撮像素子で結像される被写体像の領域にあたる前記第２の撮像素子の領域のみ前記読み出し行を選択することを特徴とする請求項４項に記載の撮像装置。
6. 前記第２の撮像素子は、前記行選択手段により前記読み出し行として選択されなかった行については読み出しを行わず動作を停止することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記第２の撮像素子は、前記ズーム倍率によらず前記読み出し行として選択される行と、前記ズーム倍率に応じて前記読み出し行として選択される行とを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記検出手段は、前記第２の撮像素子で前記同時に結像された２つの被写体像の視差に基づき、前記被写体距離を検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. ズームレンズを有する第１の光学素子を含む第１の撮像光学系、及び前記第１の撮像光学系を介して被写体像が結像される第１の撮像素子を有する第１の撮像光学部と、ズーム位置が固定される第２及び第３の撮像光学系、及び前記第２及び第３の撮像光学系を介して同時に２つの被写体像が結像される第２の撮像素子を有する第２の撮像光学部とを備える撮像装置の制御方法であって、
   前記第２の撮像素子で前記同時に結像された２つの被写体像に基づき被写体距離を検出する検出ステップと、
   前記被写体距離の検出に用いられる、前記第２の撮像素子の読み出し行を選択する行選択ステップとを備え、
   前記行選択ステップは、前記ズームレンズによるズーム倍率に応じて、前記第２の撮像素子の読み出し行を選択することを特徴とする撮像装置の制御方法。
10. 請求項９記載の制御方法を実行することを特徴とするプログラム。
    

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