JPWO2019065554A1 - 撮像装置、情報取得方法及び情報取得プログラム - Google Patents
撮像装置、情報取得方法及び情報取得プログラム Download PDFInfo
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Abstract
Description
図1は撮像装置を斜め前方から見た斜視図であり、図2は撮像装置の背面図である。
[交換レンズ]
<互換性のない交換レンズ>
図3は、撮像装置10の内部構成の実施形態を示すブロック図である。
図4は、撮像装置10の内部構成の第2の実施形態を示すブロック図である。
図3又は図4に示す撮像装置10を構成するカメラ本体200は、イメージセンサ201(画像取得部)、イメージセンサ制御部202、アナログ信号処理部203、A/D(Analog/Digital)変換器204、画像入力コントローラ205、デジタル信号処理部206、RAM207、圧縮伸張処理部208、焦点調節部209、メディア制御部210(記録部)、メモリカード212(記録媒体)、表示制御部214、モニタ216、本体側CPU220、操作部222、時計部224、フラッシュROM226、ROM228、AF制御部230、明るさ検出部232(測光部)、ホワイトバランス補正部234、無線通信部236、GPS(Global Positioning System)受信部238、電源制御部240、バッテリ242、本体側通信部250、本体マウント260、内蔵フラッシュ30(図1)を構成するフラッシュ発光部270、フラッシュ制御部272、フォーカルプレーンシャッタ(FPS:focal-plane shutter)280、及びFPS制御部296を備える。
イメージセンサ201は、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型のカラーイメージセンサにより構成されている。尚、イメージセンサ201は、CMOS型に限らず、XYアドレス型、又はCCD(Charge Coupled Device)型のイメージセンサでもよい。
次に、互換性のない交換レンズ100がカメラ本体200に装着された場合に、交換レンズ100を通じて被写体光がイメージセンサ201に入射する際の、イメージセンサ201に対する光線角度に関連する情報を取得する方法を、原理的に説明する。以下、イメージセンサ201に対する光線角度に関連する情報として、イメージセンサ201のセンサ中心における光線角度を取得する場合について説明する。
[数1]
tanθg=(Δd/2)/z
θg=tan-1(Δd/2z)
第2の演算部221Cは、第1の演算部221Bにより算出された差Δdと規定量zとから、[数1]式により角度θgを算出することができる。
θg=Σ(θ×I(θ))/Σθ
したがって、第2の演算部221Cは、算出した角度θgに基づいて光線角度θを求めることができる。例えば、角度θgに、角度θgと光線角度θとの関係を示す補正係数を乗算することで、光線角度θを求めること(角度θgを光線角度θに換算すること)ができる。
[数3]
F=f/D
また、図18に示した撮像光学系102の開口径D,開口径Dの半径r,焦点距離f及び光線角度θにおいて正弦条件を満たす場合、sinθは、次式で表すことができる。
[数4]
sinθ=r/f=D/(2f)
[数3]式及び[数4]から、F値は、次式で表すことができる。
[数5]
F=1/(2sinθ)
また、空気中の開口数NAは、次式で表すことができる。
[数6]
NA=sinθ
また、F値と開口数とは、次式で関係付けられている。
[数7]
F=1/(2NA)
上記のようにF値、開口数、及び光線角度は、相互に関係しており、これらのいずれか1つが分かると、他の2つを換算することができる。
図22は、本発明に係る情報取得方法の第1の実施形態を示すフローチャートである。
本実施形態では、センサ駆動部220Aは、焦点調節部209を介してイメージセンサ201を第1の位置P1及び第2の位置P2に移動させるようにしたが、これに限らず、第1の位置P1及び第2の位置P2を含む3箇所以上の位置に移動させるようにしてもよい。この場合、位相差画素情報取得部220Cは、イメージセンサ201が3箇所以上の各位置に移動したときのイメージセンサ201の第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBの出力をそれぞれ取得し、情報取得部220Dは、3箇所以上の各位置における第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBの出力に基づいて、交換レンズ100を通じて被写体光がイメージセンサ201に入射する際の、イメージセンサ201に対する光線角度に関連する情報を取得することが好ましい。これにより、より精度の高い光線角度に関連する情報を取得することができる。
20 ファインダ窓
22 シャッタレリーズスイッチ
23 シャッタースピードダイヤル
24 露出補正ダイヤル
25 電源レバー
26 接眼部
27 MENU/OKキー
28 十字キー
29 再生ボタン
30 内蔵フラッシュ
100、300 交換レンズ
102、302 撮像光学系
104、304 レンズ群
108、308 絞り
160、360 レンズマウント
200 カメラ本体
201 イメージセンサ
202 イメージセンサ制御部
203 アナログ信号処理部
204 A/D変換器
205 画像入力コントローラ
206 デジタル信号処理部
207 RAM
208 圧縮伸張処理部
209 焦点調節部
210 メディア制御部
212 メモリカード
214 表示制御部
216 モニタ
220 本体側CPU
220A センサ駆動部
220B 焦点領域情報取得部
220C 位相差画素情報取得部
220D、220D−1、220D−2、220D−3 情報取得部
221A 第1の位相ずれ量検出部
221B 第1の演算部
221C 第2の演算部
221D 換算部
221E 読み出し部
222 操作部
224 時計部
226 フラッシュROM
228 ROM
230 AF制御部
230A 位相ずれ量検出部
230B デフォーカス量算出部
232 明るさ検出部
234 ホワイトバランス補正部
236 無線通信部
238 GPS受信部
240 電源制御部
242 バッテリ
244 レンズ電源スイッチ
250 本体側通信部
260 本体マウント
270 フラッシュ発光部
272 フラッシュ制御部
296 FPS制御部
316 フォーカスレンズ制御部
318 絞り制御部
320 レンズ側CPU
322 RAM
324 ROM
326 フラッシュROM
350 レンズ側通信部
D 開口径
Gc、PAc、PBc 感度
L 光軸
MA、MB 遮光膜
ML マイクロレンズ
NA 開口数
P1 第1の位置
P2 第2の位置
PA 第1の位相差画素
PB 第2の位相差画素
PD フォトダイオード
S10〜S24 ステップ
Y 輝度データ
d1 第1の位相ずれ量
d2 第2の位相ずれ量
f 焦点距離
r 半径
z 規定量
θ 光線角度
[数1]
tanθg=(Δd/2)/z
θg=tan -1(Δd/2z)
第2の演算部221Cは、第1の演算部221Bにより算出された差Δdと規定量zとから、[数1]式により角度θgを算出することができる。
Claims (23)
- 第1の位相差画素と、前記第1の位相差画素とは入射角特性が異なる第2の位相差画素とを有するイメージセンサと、
交換レンズが脱着可能な装着部と、
前記装着部に装着された前記交換レンズの光軸方向に前記イメージセンサを移動させるセンサ駆動部であって、前記イメージセンサを第1の位置及び第2の位置に移動させる前記センサ駆動部と、
前記センサ駆動部により前記イメージセンサが前記第1の位置に移動したときの前記イメージセンサの前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力、及び前記イメージセンサが前記第2の位置に移動したときの前記イメージセンサの前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力をそれぞれ取得する位相差画素情報取得部と、
前記第1の位置及び前記第2の位置における前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて、前記交換レンズを通じて被写体光が前記イメージセンサに入射する際の、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報を取得する情報取得部と、
を備えた撮像装置。 - 前記センサ駆動部は、前記第1の位置に対し、被写体に焦点が合う合焦位置の方向に前記第1の位置から前記イメージセンサを規定量だけ移動させた位置を前記第2の位置として前記イメージセンサを移動させる請求項1に記載の撮像装置。
- 前記イメージセンサの全領域のうちの焦点調節領域を示す焦点領域情報を取得する焦点領域情報取得部を備えた請求項1に記載の撮像装置。
- 前記焦点領域情報取得部は、前記イメージセンサの全領域のうちの予め設定された焦点調節領域、主要被写体が存在する領域又はコントラストが高い領域を、前記焦点調節領域を示す焦点領域情報として取得する請求項3に記載の撮像装置。
- 前記センサ駆動部は、前記取得された前記焦点調節領域に対応する前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて位相差の検出が可能な位置を前記第1の位置とすると、前記焦点調節領域内の被写体に焦点が合う合焦位置の方向に、前記第1の位置から前記イメージセンサを規定量だけ移動させた位置を前記第2の位置として前記イメージセンサを移動させる請求項3又は4に記載の撮像装置。
- 前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報は、前記イメージセンサに対する光線角度、前記交換レンズの絞り値又は前記交換レンズの開口数である請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記情報取得部は、
前記イメージセンサの前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて、前記第1の位置における第1の位相ずれ量と前記第2の位置における第2の位相ずれ量とを検出する第1の位相ずれ量検出部と、
前記第1の位相ずれ量検出部により検出された前記第1の位置における第1の位相ずれ量と前記第2の位置における第2の位相ずれ量との差を算出する第1の演算部と、
前記算出した差と前記イメージセンサが移動した前記第1の位置と前記第2の位置との間の移動量とに基づいて前記イメージセンサに対する光線角度を算出する第2の演算部と、を有し、
前記第2の演算部により演算した前記光線角度を、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報として取得する請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第2の演算部は、前記算出した差と前記イメージセンサが移動した前記第1の位置と前記第2の位置との間の移動量とに基づいて前記第1の位相ずれ量及び前記第2の位相ずれ量で規定される、前記光線角度よりも小さい角度を算出し、前記算出した角度に補正係数を乗算して前記光線角度を算出する請求項7に記載の撮像装置。
- 前記情報取得部は、前記第2の演算部により演算した前記光線角度を絞り値又は開口数に換算する換算部を更に含み、
前記換算部により換算された前記絞り値又は前記開口数を、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報として取得する請求項7又は8に記載の撮像装置。 - 前記第1の位置の第1の位相ずれ量と前記第2の位置の第2の位相ずれ量との差と、交換レンズの絞り値又は開口数との関係を、交換レンズの絞り値毎又は開口数毎に記憶する記憶部を備え、
前記情報取得部は、
前記イメージセンサの前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて、前記第1の位置における第1の位相ずれ量と前記第2の位置における第2の位相ずれ量とを検出する第1の位相ずれ量検出部と、
前記第1の位相ずれ量検出部により検出された前記第1の位置における第1の位相ずれ量と前記第2の位置における第2の位相ずれ量との差を算出する第1の演算部と、
前記第1の演算部により算出された差に基づいて前記記憶部から前記差に対応する絞り値又は開口数を読み出す読み出し部と、を有し、
前記読み出し部により読み出した前記絞り値又は開口数を、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報として取得する請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 交換レンズとの間で通信を行う通信部と、
装着された交換レンズから前記通信部を介して前記交換レンズの絞り値を取得できない場合に前記センサ駆動部、前記位相差画素情報取得部及び前記情報取得部をそれぞれ動作させる制御部と、
を備えた請求項1から10のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記通信部を介して取得した交換レンズの絞り値又は開口数若しくは前記情報取得部により取得した交換レンズの絞り値又は開口数を使用して被写体の明るさを算出する測光部を備えた請求項11に記載の撮像装置。
- 前記イメージセンサの前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて位相ずれ量を検出する第2の位相ずれ量検出部と、
前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報と前記位相ずれ量とに基づいてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、
前記算出された前記デフォーカス量に基づいて前記イメージセンサを移動させる焦点調節部と、
を備えた請求項1から12のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 情報取得モードを設定するモード設定部を備え、
前記センサ駆動部、前記位相差画素情報取得部、及び前記情報取得部は、それぞれ前記モード設定部により前記情報取得モードが設定された状態で撮像指示部から撮像の指示が入力された場合に動作する請求項1から13のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 撮像指示部から撮像の指令が入力されると、前記イメージセンサを介して画像データを取得する画像取得部と、
前記取得した画像データを格納する画像ファイルを作成し、前記画像ファイルを記録媒体に記録する記録部と、を備え、
前記記録部は、前記画像ファイルのヘッダに、前記情報取得部が取得した前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報を記録する請求項1から14のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記センサ駆動部は、前記イメージセンサを前記第1の位置及び前記第2の位置を含む3箇所以上の位置に移動させ、
前記位相差画素情報取得部は、前記イメージセンサが前記3箇所以上の各位置に移動したときの前記イメージセンサの前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力をそれぞれ取得し、
前記情報取得部は、前記3箇所以上の各位置における前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて、前記交換レンズを通じて被写体光が前記イメージセンサに入射する際の、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報を取得する請求項1から15のいずれか1項に記載の撮像装置。 - イメージセンサ上に第1の位相差画素と前記第1の位相差画素とは入射角特性が異なる第2の位相差画素とを有する前記イメージセンサを備える撮像装置における情報取得方法であって、
前記イメージセンサが、前記撮像装置に装着された交換レンズの光軸方向の第1の位置に位置するときの前記イメージセンサから前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力をそれぞれ取得するステップと、
センサ駆動部により前記第1の位置から前記交換レンズの光軸方向の第2の位置に前記イメージセンサを移動させるステップと、
前記イメージセンサが前記第2の位置に位置するときの前記イメージセンサから前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力をそれぞれ取得するステップと、
前記第1の位置及び前記第2の位置における前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて、前記交換レンズを通じて被写体光が前記イメージセンサに入射する際の、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報を取得するステップと、
を含む情報取得方法。 - 前記イメージセンサを移動させるステップは、前記第1の位置に対し、被写体に焦点が合う合焦位置の方向に前記第1の位置から前記イメージセンサを規定量だけ移動させた位置を前記第2の位置として前記イメージセンサを移動させる請求項17に記載の情報取得方法。
- 前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報は、前記イメージセンサに対する光線角度、前記交換レンズの絞り値又は前記交換レンズの開口数である請求項17又は18に記載の情報取得方法。
- 前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報を取得するステップは、
前記イメージセンサの前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて、前記第1の位置における第1の位相ずれ量と前記第2の位置における第2の位相ずれ量とを検出するステップと、
前記検出された前記第1の位置における第1の位相ずれ量と前記第2の位置における第2の位相ずれ量との差を算出するステップと、
前記算出した差と前記イメージセンサが移動した前記第1の位置と前記第2の位置との間の移動量とに基づいて前記イメージセンサに対する光線角度を算出するステップと、を含み、
前記算出した前記光線角度を、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報として取得する請求項17から19のいずれか1項に記載の情報取得方法。 - 前記撮像装置は、前記第1の位置の第1の位相ずれ量と前記第2の位置の第2の位相ずれ量との差と、前記交換レンズの絞り値又は開口数との関係を、前記交換レンズの絞り値毎又は開口数毎に記憶する記憶部を備え、
前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報を取得するステップは、
前記イメージセンサの前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて、前記第1の位置における第1の位相ずれ量と前記第2の位置における第2の位相ずれ量とを検出するステップと、
前記検出された前記第1の位置における第1の位相ずれ量と前記第2の位置における第2の位相ずれ量との差を算出するステップと、
前記算出された差に基づいて前記記憶部から前記差に対応する絞り値又は開口数を読み出すステップと、を含み、
前記読み出した前記絞り値又は開口数を、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報として取得する請求項17から19のいずれか1項に記載の情報取得方法。 - イメージセンサ上に第1の位相差画素と前記第1の位相差画素とは入射角特性が異なる第2の位相差画素とを有する前記イメージセンサを備える撮像装置に適用される情報取得プログラムであって、
前記イメージセンサが、前記撮像装置に装着された交換レンズの光軸方向の第1の位置に位置するときの前記イメージセンサから前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力をそれぞれ取得する機能と、
センサ駆動部により前記第1の位置から前記交換レンズの光軸方向の第2の位置に前記イメージセンサを移動させる機能と、
前記イメージセンサが前記第2の位置に位置するときの前記イメージセンサから前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力をそれぞれ取得する機能と、
前記第1の位置及び前記第2の位置における前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて、前記交換レンズを通じて被写体光が前記イメージセンサに入射する際の、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報を取得する機能と、
を前記撮像装置に実現させる情報取得プログラム。 - 非一時的かつコンピュータ読取可能な記録媒体であって、前記記録媒体に格納された指令がコンピュータによって読み取られた場合に、
イメージセンサ上に第1の位相差画素と前記第1の位相差画素とは入射角特性が異なる第2の位相差画素とを有する前記イメージセンサを備える撮像装置における情報取得機能であって、
前記イメージセンサが、前記撮像装置に装着された交換レンズの光軸方向の第1の位置に位置するときの前記イメージセンサから前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力をそれぞれ取得する機能と、
センサ駆動部により前記第1の位置から前記交換レンズの光軸方向の第2の位置に前記イメージセンサを移動させる機能と、
前記イメージセンサが前記第2の位置に位置するときの前記イメージセンサから前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力をそれぞれ取得する機能と、
前記第1の位置及び前記第2の位置における前記第1の位相差画素及び前記第2の位相差画素の出力に基づいて、前記交換レンズを通じて被写体光が前記イメージセンサに入射する際の、前記イメージセンサに対する光線角度に関連する情報を取得する機能と、
を含む情報取得機能をコンピュータに実現させる記録媒体。
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