JP2017216711A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の撮像装置1は、光学系からの光束を第1方向および第2方向に分割する光束分割部11と、第1の撮像用画素が二次元状に配列され前記第1方向の光束を受光する第1の撮像素子41と、第2の撮像用画素が二次元状に配列されると共に前記第2の撮像用画素の配列中に焦点検出用画素が配置され前記第2方向の光束を受光する第2の撮像素子42と、を備え、第1の撮像素子41における前記第1の撮像用画素の信号によって表示用及び記録用撮像を行い、第2の撮像素子42における前記焦点検出用画素の信号によって撮影条件決定を行い、第1の撮像素子41における表示用に信号を生成するための蓄積時間またはゲインは、第2の撮像素子42における撮影条件決定の信号を生成するための蓄積時間またはゲインよりも変化幅を小さくし、変化頻度を低くする。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の一実施形態を適用したカメラ1の概略図である。
本実施形態におけるカメラ1は、結像光学系を備える撮影レンズ20によって結像された被写体像を電気的な画像情報として記録するデジタルカメラである。
カメラ1は、撮影レンズ20とカメラボディ10とから構成され、マウント部30を介して撮影レンズ20がカメラボディ10に装着される。
レンズ駆動制御装置25はマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、フォーカシングレンズ23と絞り24の駆動制御、ズーミングレンズ21、フォーカシングレンズ23および絞り24の状態検出、後述するカメラ制御装置50との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報の受信等を行う。
ペリクルミラー11は、反射皮膜面11Pを有し、その反射皮膜面11Pを撮影レンズ20から入射する光束光軸に対して45°の角度を有して配設されている。ペリクルミラー11は、撮影レンズ20から到来する光束を反射光束と透過光束に1:1に分割し、反射光束を入射光束に対して図中上側に90°の角度で屈曲する。
第1の撮像素子41は、ペリクルミラー11を透過した光束を受光する撮影レンズ20の予定結像面(撮像面)に配置される。この第1の撮像素子41は、専ら後述するEVF12における表示画像および記録画像の撮像を行う。
なお、第1の撮像素子41および第2の撮像素子42については、後に詳述する。
カメラ制御装置50とレンズ駆動制御装置25はマウント部30に設けられた電気接点31を介して通信を行い、レンズ情報、デフォーカス量、絞り情報などの各種情報の授受を行う。このカメラ制御装置50における詳細については後述する。
図2は、第1の撮像素子41における撮像用画素配列の拡大図である。図3は、第2の撮像素子42におけるAFエリア42Aの配置を示す図である。図4は、第2の撮像素子42における焦点検出用画素列43の拡大図である。図5は、カメラ制御装置50のブロック構成図である。図6は、撮像制御部501による蓄積制御の説明図である。
第1の撮像素子41は、撮影レンズ20の結像光学系によって結像され、ペリクルミラー11を透過してその撮像面に結像した被写体像を光電変換し、カメラ制御装置50に出力する。
撮像用画素42Pは、それぞれカラーフィルタを有する、緑画素42PG、赤画素42PR、青画素42PBの3種類の画素からなり、これらの画素が、AFエリア42A(焦点検出用画素列43)を除いて、ベイヤー配列で2次元配列されている。
図4に示すように、AFエリア42Aを構成する焦点検出用画素列43は、開口が左側の焦点検出用画素43Lと開口が右側の焦点検出用画素43Rとが交互に並び、各焦点検出用画素43L,43R上に配置されたマイクロレンズにより、撮影レンズ20の瞳の右側と左側を通った光を受光するようになっている。
これらの焦点検出用画素43L,43Rは、カラーフィルタを備えない。このような焦点検出用画素列43の検出信号に基づいて、後述する第2画像処理部520のデフォーカス演算部521が、瞳分割位相差方式の焦点検出を行う。これについては、後に詳述する。
カメラ制御部500は、撮像制御部501、エリア選択部502、EVF表示部503、レンズ制御部504等を備えている。
ここで、第1の撮像素子41によるEVF表示用の蓄積と、第2の撮像素子42による制御情報検出(合焦制御のためのデフォーカス検出、色追尾や顔検出、露出制御のための光量検出)のための蓄積とは、その取得すべき情報によって、画素のカラーフィルタの有無、色による飽和レベル等に差異がある。このため、撮像制御部501は、取得する制御情報に応じて、電荷蓄積時間およびゲインをそれぞれの機能に適したレベルに制御する蓄積制御を行う。
一方、デフォーカス検出用蓄積、色追尾・顔検出用蓄積および測光用蓄積では、それぞれの機能に応じて蓄積制御の変化幅を大きく且つ変化頻度を高くして最適なレベルとし、精度の高い検出を可能とする。
EVF表示部503は、後述する第1画像処理部510におけるEV画像生成部512が生成した画像を、EVF12における液晶表示装置駆動回路12Aを駆動して液晶表示素子12Bに表示させる。
撮影画像生成部511は、撮影時において、第一撮像素子41の信号から、撮影画像を生成する。
EV画像生成部512は、被写体観察時において、第一撮像素子41の信号から、EVF12に表示するための画像を生成する。
デフォーカス演算部521は、第2の撮像素子42における焦点検出用画素列43の信号から、相関演算により撮影レンズ20のデフォーカス量を演算する。
これらの情報に対して像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)を施すことにより、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量を検出する。
さらに、像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を行うことにより、予定結像面に対する現在の結像面の偏差(デフォーカス量)を算出する。
色追尾演算部523は、第2の撮像素子42の撮像用画素42Pの信号から、最初にユーザに指定された主要被写体の色を記憶し、色によるテンプレートマッチングにより、主要被写体の画面内の位置を追尾する。
AF画素補間部525は、カラーフィルタを持たず感度も異なるAF画素(焦点検出用画素列43における焦点検出用画素43L,43R)の位置における、色や光量の信号を、周辺のカラーフィルタを持つ撮像用画素42Pの信号から補間して求める。この信号は、測光演算部522、色追尾演算部523、顔検出演算部524が使用する。
図7は、カメラ制御装置50による撮影待機時および撮影時における制御フローチャートである。図8は、カメラ制御装置50による撮影待機時および撮影時における制御のタイムチャートである。
カメラ制御装置50は、カメラ1における電源が投入されると、第1の撮像素子を蓄積制御(EVF表示用蓄積)してEVF12による表示を開始し(S701)、図示しないシャッタボタンの押下(半押し)を待機する(S702)。
ステップ703における制御情報の取得および演算は、デフォーカス検出用蓄積および演算、色追尾・顔検出用蓄積および演算、測光検出用蓄積および演算である。これら制御情報の取得は、前述したように、カメラ制御部500の撮像制御部501が第2画像素子を蓄積制御して行い、制御情報の演算は第2画像処理部520において行う。
ステップ705において、シャッタボタンの全押しの判断が行われない場合(No)には、ステップ703の制御情報の取得および演算を繰り返す。ここで、色追尾演算および顔検出演算結果は、次回の合焦制御時におけるAFエリア42Aの選択に反映される。
(撮影前における第1の撮像素子41に係る制御)
T11:カメラ1の電源投入。第1の撮像素子41におけるEVF表示用蓄積開始。このEVF表示用蓄積時において、第1の撮像素子41の撮像用画素感度および被写体輝度に合わせて、蓄積時間やゲインを可変制御する蓄積制御を行う。ここでの蓄積制御は、被写体観察画像の明るさが頻繁に大きく変わらないようにする。
T12:EVF表示用蓄積終了。読出し開始。EVF表示用蓄積の読出しは、EVF表示解像度に見合った間引き読出しを行う。
T14:EVF画像表示用の画像処理終了。EVF12に表示。
上記EVF表示用蓄積、読出し、画像処理、表示は、所定時間毎に繰り返す。
T21:シャッタボタンが半押しにより、第2の撮像素子42からデフォーカス検出用の信号を得るためのデフォーカス検出用蓄積開始。このレンズ制御用蓄積時、焦点検出用画素43L,43Rの感度、被写体輝度に合わせて蓄積時間やゲインを可変制御する蓄積制御を行う。
T22:デフォーカス検出用蓄積終了。読出し開始。このデフォーカス検出用蓄積信号の読出しは、焦点検出用画素43L,43Rが存在する行のみ間引き読出しを行う。
色追尾・顔検出用蓄積時は、撮像用画素42Pの感度、主要被写体輝度に合わせて、なるべく主要被写体部分が飽和・黒つぶれしないよう、蓄積時間やゲインを可変制御する蓄積制御を行う。
また、ここで、読み出されたデフォーカス検出用蓄積信号に基づく合焦制御を開始する。
デフォーカス検出用蓄積信号に基づく合焦制御は、第2画像処理部520のデフォーカス演算部521によりデフォーカス演算を行い、レンズ駆動制御装置25を介してフォーカシングレンズ23を制御駆動してピントを合わせる。
T25:色追尾・顔検出用蓄積信号の読出し終了。第2の撮像素子42から測光演算用の信号を得るための測光演算用蓄積開始。また、読み出された色追尾・顔検出用情報に基づく色追尾・顔検出用演算開始。この結果により、カメラ制御部が、次回AFを行うAFエリアを選択する。
測光演算用蓄積時は、撮像用画素42Pの感度、被写体輝度に合わせ、なるべく画面全体が飽和しないよう、蓄積時間やゲインを可変制御する蓄積制御を行う。
T26:測光演算用蓄積終了。読出し開始。
T27:測光演算用蓄積信号の読出し終了。読み出された測光演算用情報に基づく測光演算開始。この結果は、続いて撮影に入った場合には、シャッタスピード・絞りの制御に用いられる。撮影に入らなかった場合には、次回の第二撮像素子の蓄積時間とゲインの制御、シャッタスピードと絞りのユーザへの表示に用いられる。
その後、再びレンズ制御用蓄積を開始し、シャッタボタンが全押しされるまで、前述した蓄積を繰り返す。
T31:シャッタボタン全押しによる撮影指令。第1の撮像素子41の撮影用蓄積開始。
撮影用蓄積における蓄積時間は、前回の測光・色追尾・顔検出の結果から求められる露出値に基づいて制御する。蓄積開始前に撮影レンズ20におけるレンズ駆動制御装置25を介して絞り24を設定値に絞る。
T32:撮影用蓄積終了。読出し開始。
T33:撮影用蓄積信号の読出し終了。第1画像処理部510による画像処理、撮影画像生成開始。
T34:撮影画像生成終了。撮影画像をメモリカード13に記録。
(1)カメラ1は、撮像用画素41Pのみを有する第1の撮像素子41と、撮像用画素42Pと焦点検出用画素43L,43Rを有する第2の撮像素子42とを備え、第1の撮像素子41でEVF12における表示画像および記録画像の撮像を行い、第2の撮像素子42の撮像からはデフォーカス検出、色追尾・顔検出および測光検出等の制御情報を取得する。
このため、頻繁に明暗を変えられない電子ビュー画像用の蓄積制御と、デフォーカス検出用、色追尾・顔検出用および測光検出用の蓄積制御を、それぞれ独立して行うことができ、各機能に最適な蓄積レベルで信号を取得できる。このため、画素出力飽和による性能劣化がなく、追従性および精度を向上できる。
(2)焦点検出用の画素を備えない第1の撮像素子によって記録画像を撮像するため、AF画素の補間処理による画質劣化がない。
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
(1)上記実施形態は、本発明を、カメラ本体とレンズ鏡筒とが別体に構成されて結合可能なレンズ交換可能なカメラ1に適用したものである。しかし、本発明はこれに限らず、一体型のカメラに適用しても良い。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
Claims (1)
- 光学系からの光束を第1方向および第2方向に分割する光束分割部と、
第1の撮像用画素が二次元状に配列され前記第1方向の光束を受光する第1の撮像素子と、
第2の撮像用画素が二次元状に配列されると共に前記第2の撮像用画素の配列中に焦点検出用画素が配置され前記第2方向の光束を受光する第2の撮像素子と、
を備え、
前記第1の撮像素子における前記第1の撮像用画素の信号によって表示用及び記録用撮像を行い、
前記第2の撮像素子における前記焦点検出用画素の信号によって撮影条件決定を行い、
前記第1の撮像素子における表示用に信号を生成するための蓄積時間またはゲインは、前記第2の撮像素子における撮影条件決定の信号を生成するための蓄積時間またはゲインよりも変化幅を小さくし、変化頻度を低くする撮像装置。
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