JP6971685B2 - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
撮像装置1000は、レンズ交換式のデジタルカメラである。撮像装置1000は、取り付けられた交換レンズ11内に、撮影光学系101が配設され、撮影光束のための光路が形成される。この光路を透過した光束が、カメラ本体12に配設された撮像素子102へと到達し、撮像素子102に光軸垂直平面内に配列された画素内のフォトダイオードによって光電変換される。光電変換により得られる信号に対して、画像処理手段がガンマ処理、ノイズ処理等を行って、画像データを生成したうえで、不揮発メモリに書き込むことで、1枚の撮影処理が終了となる。
図2に示す2列×2行の画素群200は、左上の位置にR(赤)の分光感度を有する画素200Rが左上に配置される。また、G(緑)の分光感度を有する画素200Gが右上と左下に配置される。また、B(青)の分光感度を有する画素200Bが右下に配置される。さらに、各画素は、2列×1行に配列された第1焦点検出画素201と第2焦点検出画素202を有する。
図3(A)は、図2に示す撮像素子102の画素200Gの一方について、撮像素子102の受光面側(+z側)から見た状態を示す。図3(B)は、図3(A)のa−a断面を−y側から見た状態を示す。なお、図3(B)に記載の「光軸」は、マイクロレンズ305の光軸を示す。
画素200Gに入射した光は、マイクロレンズ305により集光され、カラーフィルタ306で分光されたのち、光電変換部301と光電変換部302で受光される。光電変換部301と光電変換部302では、受光量に応じて電子とホールが対生成し、空乏層で分離された後、負電荷の電子はn型層(不図示)に蓄積され、一方、ホールは定電圧源(不図示)に接続されたp型層を通じて撮像素子外部へ排出される。光電変換部301と光電変換部302のn型層(不図示)に蓄積された電子は、転送ゲートを介して、静電容量部(FD)に転送され、電圧信号に変換される。
図4には、図3(A)に示す画素構造のa−a断面を+y側から見た断面と、撮影光学系101の射出瞳面とが示される。射出瞳面の座標軸と対応を取るために、断面図のx軸とy軸を図3に対して反転させている。
第1瞳部分領域501と第2瞳部分領域502という異なる瞳部分領域を通過した光束は、撮像素子102の各画素に、それぞれ異なる角度で入射し、2×1分割された第1焦点検出画素201と第2焦点検出画素202で受光される。本実施形態では、瞳領域は水平方向に2つに瞳分割されている。なお、必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行っても良い。
撮像面800に撮像装置1000の撮像素子102(不図示)が配置され、図4、図5と同様に、撮影光学系101の射出瞳が、第1瞳部分領域501と第2瞳部分領域502に2分割される。
S110において、焦点検出手段103が、第1焦点検出信号と第2焦点検出信号のそれぞれについて、信号データ量を抑制するために列方向に3画素加算処理を行う。また、焦点検出手段103は、RGB信号を輝度Y信号にするためにベイヤ(RGB)加算処理を行う。また、焦点検出手段103は、3行ごとに1行の読み出しを行う、垂直間引き処理を実施する。本実施形態では、水平加算および垂直間引き処理は、撮像素子102から読み出した後に実施するが、撮像素子102内で予め水平加算、垂直間引きの処理がなされてもよい。
図8では、撮像素子102の周辺像高における第1焦点検出画素201の第1瞳部分領域501、第2焦点検出画素202の第2瞳部分領域502、および撮影光学系101の射出瞳400の関係を例にとって説明する。図8(A)は、撮影光学系101の射出瞳距離Dlと撮像素子102の設定瞳距離Dsが同じ状態を示す。この状態の場合は、第1瞳部分領域501と第2瞳部分領域502により、撮影光学系101の射出瞳400が、概ね、均等に瞳分割される。図8(B)は、撮影光学系101の射出瞳距離Dlが撮像素子102の設定瞳距離Dsより短い状態を示す。この状態の場合、撮像素子102の周辺像高では、射出瞳400と撮像素子102の入射瞳の瞳ずれを生じ、射出瞳400が不均一に瞳分割されてしまう。図8(C)は、撮影光学系101の射出瞳距離Dlが撮像素子102の設定瞳距離Dsより長い状態を示す。この状態の場合、撮像素子102の周辺像高では、射出瞳400と撮像素子102の入射瞳の瞳ずれを生じ、射出瞳400が不均一に瞳分割されてしまう。周辺像高で瞳分割が不均一になるのに伴い、第1焦点検出信号と第2焦点検出信号の強度も不均一になり、第1焦点検出信号と第2焦点検出信号のいずれか一方の強度が大きくなり、他方の強度が小さくなるシェーディングが生じる。
図9の実線が、フィルタ処理の通過帯域を示す。本実施形態では、位相差方式の焦点検出により、大デフォーカス状態での焦点検出を行うので、フィルタ処理の通過帯域は低周波帯域を含むように構成される。大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節を行う際に、デフォーカス状態に応じて、焦点検出時のフィルタ処理の通過帯域を、図9の1点鎖線のように、より高周波帯域に調整しても良い。
次に、図7のステップS150において、焦点検出手段103が、フィルタ処理後の第1焦点検出信号と第2焦点検出信号を相対的に瞳分割方向にシフトさせるシフト処理を行い、信号の一致度を表す相関量を算出する。フィルタ処理後のk番目の第1焦点検出信号をA(k)、第2焦点検出信号をB(k)、焦点検出領域に対応する番号kの範囲をWとする。シフト処理によるシフト量をs1、シフト量s1のシフト範囲をΓ1として、相関量CORは、式(1)により算出される。
本実施形態では、シェーディング補正係数SHDおよび変換係数Kをテーブルの形で記憶手段106に格納しているが、ケラレ情報を瞳面上の2次元的な枠形状として保有し、このケラレ情報を元に係数計算をカメラ内で行って求めてもよい。上記の2次元的な枠形状は、ケラレの状態に応じた撮像光学系の射出瞳面上の光束形状に相当する。また、本実施形態では、記憶手段106の場所について特段の記載をしていないが、記憶手段106をカメラ本体12側に持たせてもよいし、交換レンズ11とカメラ本体12とに分割して持たせてもよい。
撮像装置1000の像ブレ補正手段である、レンズシフト式像ブレ補正手段104およびセンサシフト式像ブレ補正手段105の駆動と焦点検出の関係について、図10乃至図13を用いて説明する。
図10(A)、図10(C)および図11(A)は、中央像高の焦点検出領域の画素群が観察する射出瞳面上での瞳分離の状態を示す。また、図10(B)、図10(D)および図11(B)は、周辺像高(+X方向)の焦点検出領域の画素群が観察する射出瞳面上での瞳分離の状態を示す。図10では、撮影光学系101の射出瞳距離Dlと撮像素子102の設定瞳距離Dsとがほぼ等価な系を表している。
図12(A)、図12(C)および図13(A)は、中央像高の焦点検出領域の画素群が観察する射出瞳面上での瞳分割の状態を示す。また、図12(B)、図12(D)および図13(B)は、周辺像高(+X方向)の焦点検出領域の画素群が観察する射出瞳面上での瞳分割の状態を示す。図12および図13では、撮影光学系101の射出瞳距離Dlと撮像素子102の設定瞳距離Dsとがほぼ等価な系を表している。
図14は、像ブレ補正制御手段が実施する、レンズシフト式像ブレ補正手段とセンサシフト式像ブレ補正手段の駆動制御の例を説明するフローチャートである。
図14を参照して説明する処理は、撮像装置1000がライブビュー状態であって、静止画撮影のためにレリーズボタンの半押し(側光/焦点検出開始指示:SW1)がなされて以降実施される。本実施形態では、像ブレ補正制御手段107は、焦点検出が行われる期間において、ケラレの変化が所定値以下となるように、レンズシフト式像ブレ補正手段104とセンサシフト式像ブレ補正手段105の駆動量を制御する。図14では、静止画連写を例にとって説明する。
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。
107 像ブレ補正制御手段
Claims (14)
- 像ブレを補正する第1の像ブレ補正手段を有する撮像光学系の、異なる瞳部分領域をそれぞれ通過する光束の光電変換によって得られる像信号の位相差に基づいて、焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記撮像光学系からの光束を撮像する撮像素子と、
像ブレを補正する第2の像ブレ補正手段と、
第1の像ブレ補正手段と第2の像ブレ補正手段を駆動制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記焦点検出手段によって前記焦点検出が行われる期間において、前記第1の像ブレ補正手段が駆動することにより前記撮像光学系を通過する光束に生じるケラレの変化と、前記第2の像ブレ補正手段が駆動することにより生じる前記ケラレの変化とに基づいて、前記第1の像ブレ補正手段の駆動量と、前記第2の像ブレ補正手段の駆動量との比率を制御する
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記制御手段は、前記第1の像ブレ補正手段と前記第2の像ブレ補正手段のうち、駆動することにより生じる前記ケラレの変化が小さい方の像ブレ補正手段を優先して駆動させるように前記第1の像ブレ補正手段と前記第2の像ブレ補正手段とを制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、前記第1の像ブレ補正手段と前記第2の像ブレ補正手段のうち、駆動することにより生じる前記ケラレの変化が小さい方の像ブレ補正手段の駆動量を、前記ケラレの変化が大きい方の像ブレ補正手段の駆動量より大きくする
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、
同じブレが生じた場合、前記第1の像ブレ補正手段と、前記第2の像ブレ補正手段とのうち、前記ケラレの変化が小さい方の像ブレ補正手段の駆動量が、前記焦点検出が行われる期間よりも、撮像のための露光が行われる期間の方が小さくなるように前記第1の像ブレ補正手段の駆動量と前記第2の像ブレ補正手段の駆動量との比率を制御す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。 - 前記制御手段は、
前記ケラレの変化が所定値以下になるように、前記ケラレの変化に基づいて前記比率を制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、
撮像のための露光が行われる期間において、前記第1の像ブレ補正手段が駆動することにより前記撮像光学系を通過する光束に生じるケラレの変化と、前記第2の像ブレ補正手段が駆動することにより生じる前記ケラレの変化との情報を用いずに前記第1の像ブレ補正手段の駆動量と、前記第2の像ブレ補正手段の駆動量とを制御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。 - 前記第1及び第2の像ブレ補正手段が駆動する位置に応じた、前記撮像光学系を通過する光束に生じるケラレに関する情報を記憶する記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記ケラレに関する情報に基づいて、前記第1の像ブレ補正手段と、前記第2の像ブレ補正手段との駆動を制御する
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。 - 前記ケラレに関する情報は、前記ケラレの状態に応じた前記撮像光学系の射出瞳面上の光束形状の情報を有する
ことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 - 前記ケラレに関する情報は、前記複数の像信号の強度比の情報、または前記複数の像信号の位相差をデフォーカス量へと換算する換算係数の情報を有する
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、前記第1の像ブレ補正手段と前記第2の像ブレ補正手段のいずれを駆動しても、前記ケラレの変化が所定値以下である場合は、前記第1の像ブレ補正手段と前記第2の像ブレ補正手段を同じ比率で駆動する
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、前記第1の像ブレ補正手段と前記第2の像ブレ補正手段のいずれを駆動しても、前記ケラレの変化が所定値より大きい場合は、前記第1の像ブレ補正手段と前記第2の像ブレ補正手段の駆動を制限する
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第2の像ブレ補正手段は、前記撮像素子を移動することで像ブレ補正を行う
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像光学系を備えるレンズ装置を装着可能であることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 像ブレを補正する第2の像ブレ補正手段を有する撮像装置の制御方法であって、
第1の像ブレ補正手段を有する撮像光学系の異なる瞳部分領域をそれぞれ通過する光束の光電変換によって得られる像信号の位相差に基づいて、焦点検出を行う焦点検出工程と、
第1の像ブレ補正手段と第2の像ブレ補正手段を駆動制御する制御工程と、を有し、
前記制御工程では、前記焦点検出工程によって前記焦点検出が行われる期間において、
前記第1の像ブレ補正手段が駆動することにより前記撮像光学系を通過する光束に生じるケラレの変化と、前記第2の像ブレ補正手段が駆動することにより生じる前記ケラレの変化とに基づいて、前記第1の像ブレ補正手段の駆動量と、前記第2の像ブレ補正手段の駆動量との比率を制御する
ことを特徴とする制御方法。
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