JP2020181186A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。撮像装置100は、結像光学系103、撮像素子101、光源102及び部分反射鏡104を備えており、これらが撮像装置100の主たる光学系を構成している。撮像装置100はまた、光源駆動回路105、TOF制御部106、TOF演算部107、撮像素子駆動回路108、画像処理回路109、レンズ駆動回路110、カメラMPU111を備える。撮像装置100は更に、焦点検出部112、表示部113、操作スイッチ群114及びメモリ115を備える。
図8は、第2実施形態に係る撮像装置100Aの概略構成を示すブロック図である。撮像装置100Aの構成要素のうち、第1実施形態に係る撮像装置100の構成要素と同じものについては、同じ符号を付して説明を省略する。
図11は、第3実施形態に係る撮像装置100Bの概略構成を示すブロック図である。撮像装置100Bの構成要素のうち、第2実施形態に係る撮像装置100Bの構成要素と同じものについては、同じ符号を付して説明を省略する。第2実施形態に係る撮像装置100では部分反射鏡104は固定されているが、撮像装置100Bは、部分反射鏡104を駆動するミラー駆動回路119を備えており、この点で撮像装置100Aと異なる。
図13は、第4実施形態に係る撮像装置100Cの概略構成を示すブロック図である。
図21は、第5実施形態に係る撮像装置100Dの概略構成を示すブロック図である。
図25は、第6実施形態に係る撮像装置100Eの概略構成を示すブロック図である。
101,101A,101B 撮像素子
102 光源
103,1103 結像光学系
104 部分反射鏡
106 TOF制御部
107 TOF演算部
118 焦点検出部
119 ミラー駆動回路
203 発光部
204 マイクロレンズ
402,902 光電変換部
405 マイクロレンズ
1105 発光素子駆動回路
2220 制御レンズ
Claims (26)
- 結像光学系と、
撮像素子と、
マイクロレンズアレイを通じて光を出射する光源と、
前記結像光学系に配置され、前記光源から出射された光を被写体へ投光すると共に、前記被写体からの光を前記撮像素子へ導く部分反射鏡と、
前記撮像素子が前記光源から出射されて前記被写体で反射した光を受光することにより出力する信号を用いて前記被写体から前記撮像素子の撮像面までの距離を演算する演算手段と、を備え、
前記部分反射鏡は、前記結像光学系の中心光軸と前記部分反射鏡の面の法線とのなす角が0°より大きく90°より小さくなるように配置され、
前記撮像素子と前記光源は、前記被写体からの光が前記部分反射鏡により反射される側と透過される側に別々に、前記光源のマイクロレンズアレイによる瞳距離と前記撮像素子のマイクロレンズアレイによる瞳距離とが一致し、前記結像光学系を介して前記被写体に対して共役となる位置に配置されていることを特徴とする撮像装置。 - 前記光源は、前記光源のマイクロレンズアレイを構成する複数のマイクロレンズと対応する複数の発光部を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記光源から出射された光の前記被写体に対する投光領域は、前記撮像素子の撮像画角に対応する被写体領域の内側にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子の有効画素領域と前記光源の全体的な発光領域は、同じ形状、且つ、同じ大きさである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。
- 前記光源のマイクロレンズアレイを構成する複数のマイクロレンズはそれぞれ、前記光源の全体的な発光領域の中心から遠ざかるに従って該中心に向かって大きく偏心するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子のマイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズはそれぞれ、前記撮像素子の撮像面の中心から遠ざかるに従って該中心に向かって大きく偏心するように配置されてい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。
- 前記部分反射鏡は、前記結像光学系の光路内の第1の位置と前記結像光学系の光路外の第2の位置との間で遷移可能であり、
前記部分反射鏡を駆動する駆動手段を更に備え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。 - 前記演算手段により前記被写体から前記撮像素子の撮像面までの距離を求める際に前記部分反射鏡を前記第1の位置に保持し、前記撮像素子による本撮影を行う際に前記部分反射鏡を前記第2の位置で保持するように前記駆動手段を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
- 結像光学系と、
被写体からの光を前記結像光学系を通して受光する受光素子と、前記被写体へ光を出射する光源と、を有する撮像素子と、
前記光源から出射されて前記被写体で反射した光を前記受光素子で受光することにより前記受光素子から出力される信号を用いて前記被写体から前記撮像素子の撮像面までの距離をTOF法により演算する演算手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像素子は、前記光源が配列された発光ユニットと、前記受光素子が配列された受光ユニットから構成されていることを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
- 前記光源と前記受光素子が同一の素子であることを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
- 撮像素子と、
被写体へ光を出射する光源と、
前記被写体からの光を前記撮像素子に導く結像光学系と、
前記光源から出射されて前記被写体で反射した光を前記撮像素子で受光することにより前記撮像素子から出力される信号を用いて前記被写体から前記撮像素子の撮像面までの距離をTOF法により演算する演算手段と、
前記被写体に対する撮像条件に応じて前記光源からの光の出射条件を決定する決定手段と、
前記出射条件に基づいて前記光源から前記被写体へ光の出射を制御する制御手段を具備することを特徴とする撮像装置。 - 前記光源は、複数の微小な発光素子を有し、
前記複数の発光素子からの光の出射方向と、前記光源から出射された光の前記被写体への投光状態の少なくとも一方を調整する調整手段を更に備えることを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。 - 前記被写体に対する前記光源からの投光領域を前記被写体の一部の領域に限定する限定手段を更に備えることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
- 前記光源から前記被写体への投光エリアが前記撮像素子による撮像画角よりも狭いことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記結像光学系の焦点距離又は絞り値に応じて前記光源から出力される光の強度を変更する変更手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記光源から出射される光の波長帯域は赤外光波長帯域であり、前記撮像素子での前記被写体の撮像に用いられる光の波長帯域は可視光波長帯域であることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記光源から出射される光は、パルス光であることを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。
- 前記演算手段が算出した距離情報を用いて前記被写体に前記結像光学系を合焦させる焦点調節手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子は、第1の光電変換部と第2の光電変換部とを有する光電変換部を備える複数の画素を有し、
前記第1の光電変換部により得られる像と前記第2の光電変換部により得られる像とを用いて撮像面位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子は、第1の光電変換部と第2の光電変換部とを有する光電変換部を備える複数の画素を有し、
前記第1の光電変換部により得られる像と前記第2の光電変換部により得られる像とを用いて撮像面位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記焦点調節手段と前記焦点検出手段による焦点検出結果とを用いて前記被写体に対する焦点調節を行う制御手段と、を更に備えることを特徴とする請求項19に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、前記焦点調節手段による焦点調節後に前記焦点検出手段による焦点検出結果を用いた焦点調節を行うことを特徴とする請求項21に記載の撮像装置。
- 前記結像光学系は、前記撮像素子を保持する撮像装置本体に対して着脱が可能であることを特徴とする請求項1乃至の22のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 結像光学系を所定の被写体に合焦させるステップと、
前記結像光学系に配置された部分反射鏡へマイクロレンズアレイを通して光源から赤外光波長帯域の光を投光するステップと、
前記部分反射鏡で反射された前記赤外光波長帯域の光を前記結像光学系を通じて被写体へ投光し、その反射光を前記結像光学系を通じて撮像素子が受光することで前記撮像素子から出力される信号を用いてTOF法による測距を行うステップと、
前記TOF法による測距結果から距離マップを生成するステップと、
前記被写体から前記結像光学系へ入射する可視光波長帯域の光を前記撮像素子で受光することで前記撮像素子から出力される信号を用いて撮像を行うステップと、
前記距離マップと前記撮像により生成した画像データを記憶手段に記憶するステップと、を有し、
前記結像光学系の中心光軸と前記部分反射鏡の面の法線とのなす角が0°より大きく90°より小さくなるように前記部分反射鏡が配置され、
前記光源と前記撮像素子とは、前記被写体からの光が前記部分反射鏡により反射される側と透過される側に別々に、前記光源のマイクロレンズによる瞳距離と前記撮像素子の複数の画素のそれぞれに設けられたマイクロレンズによる瞳距離とが一致し、前記結像光学系を介して前記被写体に対して共役となる位置に配置されていることを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 撮像素子が備える光源から被写体への投光を行うステップと、
前記光源から出射されて前記被写体で反射した光を前記撮像素子が備える第1の受光素子で受光することにより前記第1の受光素子から出力される信号を用いて前記被写体から前記撮像素子の撮像面までの距離をTOF法により演算するステップと、
前記TOF法による測距結果から距離マップを生成するステップと、
前記被写体から前記撮像素子へ入射する可視光波長帯域の光を前記撮像素子が備える第2の受光素子で受光することで前記第2の受光素子から出力される信号を用いて撮像を行うステップと、
前記距離マップと前記撮像により生成した画像データを記憶手段に記憶するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 光源から被写体への投光を行うステップと、
前記光源から出射されて前記被写体で反射した光を撮像素子で受光して前記撮像素子から出力される信号を用いて前記被写体から前記撮像素子の撮像面までの距離をTOF法により演算するステップと、
前記TOF法による測距結果から距離マップを生成するステップと、
前記TOF法による測距の結果を用いて前記被写体に対して選択された一部の領域に合焦するように結像光学系を調整するステップと、
前記領域に前記結像光学系が合焦した状態で前記撮像素子による前記被写体の撮像を行うステップと、
前記距離マップと前記撮像により生成した画像データを記憶手段に記憶するステップと
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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