JP6539114B2 - 撮像装置およびその制御方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法、並びにプログラムに関する。

従来、湾曲する撮像面の凹曲面側に光電変換素子を配置し、その凹曲面の曲率を制御できる撮像素子（以下、単に曲率可変型センサという）が知られている。また、このような曲率可変型センサと、光学ズームとを備えるデジタルカメラには、光学ズームにより変化する焦点距離に応じて曲率可変型センサの曲率を制御することによって、撮像面全体のピントを向上させるものが知られている。

このようなデジタルカメラでは、広角レンズでレンズが撮像面に近い場合に当該センサの凹曲面の曲率半径（曲率半径とは曲率の逆数）を小さくし、一方、望遠レンズでレンズが撮像面から遠い場合に該センサの凹曲面の曲率半径を大きくする。このようにすれば、凹曲面の曲率をレンズの像面湾曲収差が最小になるように制御することができるため、レンズ位置によらず撮像面全面にピントがあった画像を生成することができる。特許文献１では、センサの曲率を、電磁石による磁力の変化、熱による体積収縮率、又は吸引力による真空度を利用して変更する技術を提案している。

特開２０１２−１８２１９４号公報

一方、デジタルカメラやビデオカメラでは、静止画の撮影機能のほか、ライブビュー表示機能や動画撮影機能を備えたものが一般的になりつつある。特に、動画撮影では静止画撮影に比べて処理が膨大かつ複雑となるため、消費電力が増大する場合がある。一方で、これらのカメラの小型化への要求に伴って、発熱等の観点から最大電力量の低減が望まれている。

上述の曲率可変型センサを使用したデジタルカメラでは、光学ズームの倍率（焦点距離）に応じた曲率の変更や変更した曲率の維持のために、更なる電力が必要となる。特に、ライブビュー表示や動画撮影では、設定された光学ズームの倍率に応じた曲率を撮影期間にわたり維持する必要があるため、消費電力を低減する対策が望まれている。

本発明は、上述の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、湾曲する撮像面の曲率を制御可能な撮像素子を用いる場合に、消費電力を低減することが可能な撮像装置およびその制御方法ならびにプログラムを提供することを目的とする。

この課題を解決するため、例えば本発明の撮像装置は以下の構成を備える。すなわち、撮像光学系と、撮像面が湾曲可能に構成された撮像手段と、撮像手段の撮像面を湾曲させる駆動手段と、被写体輝度が予め定められた輝度値以上である場合、前記撮像面の曲率が、前記撮像光学系の焦点距離において生じる像面湾曲収差を低下させる曲率であって、所定の消費電力の状態を満たさない第１の曲率になるように前記駆動手段を制御し、被写体輝度が前記予め定められた輝度値より低い場合、前記撮像面の曲率が、前記第１の曲率より曲率が小さく且つ消費電力が低い曲率であって、前記所定の消費電力の状態を満たす第２の曲率になるように前記駆動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、湾曲する撮像面の曲率を制御可能な撮像素子を用いる場合に、撮像装置の消費電力を低減することが可能になる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルカメラの機能構成例を示すブロック図 実施形態１に係る曲率制御処理の一連の動作を示すフローチャート 実施形態２に係るデジタルカメラの機能構成例を示すブロック図 実施形態２に係る曲率制御処理の一連の動作を示すフローチャート 実施形態３に係る曲率制御処理の一連の動作を示すフローチャート 各実施形態における曲率制御処理の概略を説明する図

（実施形態１）
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では撮像装置の一例として、撮像面の曲率を制御可能な撮像素子を備える任意のデジタルカメラに本発明を適用した例を説明する。しかし、本発明は、デジタルカメラに限らず、撮像素子の撮像面の曲率を制御可能な任意の電子機器にも適用可能である。これらの機器には、情報端末（例えば携帯電話機、ゲーム機、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、時計型や眼鏡型の端末など）、車載機器、監視用機器、ロボット等が含まれてよい。

（デジタルカメラ１００の構成）
図１は、本実施形態の撮像装置の一例としてのデジタルカメラ１００の機能構成例を示すブロック図である。なお、図１に示す機能ブロックの１つ以上は、ＡＳＩＣやプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ＣＰＵやＭＰＵ等のプログラマブルプロセッサがソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。また、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。従って、以下の説明において、異なる機能ブロックが動作主体として記載されている場合であっても、同じハードウェアが主体として実現されうる。

撮像光学系１０１は、フォーカスレンズやズームレンズを含むレンズ群、及び絞りを含み、撮像光学系駆動部１０６からの指示に応じて、ズームレンズを光軸方向に移動させてズーム倍率（或いは焦点距離）を変更可能である。また、撮像光学系駆動部１０６からの指示に応じて、絞りの開口径も変更可能である。

撮像素子１０２は、撮像面が湾曲可能であり、その凹曲面側に光電変換素子を配置して、凹曲面とした撮像面の曲率を制御可能にした撮像素子である。撮像素子１０２は、凹曲面側に、光電変換素子を有する画素が複数、２次元的に配列された構成を有する。撮像素子１０２は、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子であってよい。撮像光学系１０１により結像された被写体光学像を各画素で光電変換し、さらに不図示のＡ／Ｄ変換回路によってアナログ・デジタル変換して、画素単位のデジタル信号（画像データ）を出力する。また、例えば、１フレームが横１９２０画素×縦１０８０画素の画像データを、所定のフレームレート（例えば３０フレーム毎秒）で出力することができる。なお、イメージセンサの各画素に独立した複数の光電変換素子を設け、位相差を有する複数の画像データを出力できるものであってもよい。

また、撮像素子１０２は、撮像面の曲率を変更及び維持するための駆動部を有する撮像素子（曲率可変型センサともいう）であるとともに、撮像面の曲率を変更し、その曲率を維持するための電力又は制御信号が供給される。本実施形態では、例えば曲率制御部１０７が電力を供給して撮像面の曲率を制御する。

撮像系信号処理部１０３は、撮像素子１０２から出力された画像データあるいは映像データ（以下、単に画像データともいう）に対して各種補正処理等の画像信号処理を行って、処理後の画像データを記録再生系信号処理部１０４に出力する。記録再生系信号処理部１０４は、入力した画像データに対して例えば所定の符号化方式に従って符号化してその情報量を圧縮し、記録に適したデータに変換する。記録再生系信号処理部１０４によって処理されたデータは記録媒体１０９に記録される。記録媒体１０９は、記録再生系信号処理部１０４から出力された画像データを記録するためのメモリカード等の記録媒体であり、半導体メモリや磁気ディスク等を含む。

表示部１０５は、例えばタッチパネル等のモニタを含み、記録再生系信号処理部１０４から出力された画像データ、ライブビュー表示のための映像データ、またはデジタルカメラ１００の操作のための操作画面（メニュー画面）等を表示する。表示部１０５は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー等の表示デバイスであれば何でもよい。

撮像光学系駆動部１０６は、撮像光学系１０１を所定の位置に駆動する駆動装置を含み、例えば制御部１１３の指示に応じて動作する。

曲率制御部１０７は、制御用回路又は制御用モジュールを含み、検出部１０８で検出された撮影条件（例えば被写体輝度、Ｆ値、被写体の動き量）と、撮像光学系駆動部１０６からの撮影光学系の状態を示す情報（焦点距離情報や絞りの情報）とに基づいて撮像素子１０２の撮像面の曲率を制御する（曲率制御処理）。

検出部１０８は、撮像系信号処理部１０３から出力された画像データを入力し、あるいは撮像光学系駆動部１０６から設定されている絞りの情報を取得して、デジタルカメラ１００の撮影条件を検出する。

切替スイッチ１１０は、動画撮影モードと静止画撮影モードとを選択する例えば機械式のスイッチを含む。ズームスイッチ１１１は、光学ズーム倍率を設定するスイッチであり、トリガスイッチ１１２は、動画記録の開始、停止を操作する。

制御部１１３は、例えばＣＰＵあるいはＭＰＵであり、ＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭの作業エリアに展開して実行することにより、デジタルカメラ１００全体を制御する制御部である。切替スイッチ１１０、ズームスイッチ１１１及びトリガスイッチ１１２からの信号を受信して各操作内容に応じて各部を制御する。なお、本実施形態では、曲率制御部１０７及び検出部１０８は、制御部１１３から独立したものとして説明するが、制御部１１３がこれらの機能を実現してもよい。

（本発明に係る曲率制御処理の概要）
撮像光学系駆動部１０６は、制御部１１３からズームスイッチ１１１の状態に応じた制御情報又は制御命令を入力すると、撮像光学系１０１のズームレンズを広角側あるいは望遠側に駆動制御する。また、撮像光学系駆動部１０６は、撮像光学系１０１のズームレンズの焦点距離情報を曲率制御部１０７に供給する。また、撮像光学系駆動部１０６は、撮像光学系１０１の絞りを、被写体の輝度やユーザが所望する被写界深度に応じて開閉制御するとともに、撮像光学系１０１のフォーカスレンズを駆動して被写体光学像の光軸方向の結像位置を制御する。

撮像面全面にピントを合わせる場合、曲率制御部１０７は、撮像光学系駆動部１０６から供給されるレンズの焦点距離情報に基づいて、像面湾曲収差を最小化又は低減する（即ち、画角による集光位置の差異を低減する）ように撮像素子１０２の撮像面の曲率を制御する。焦点距離に対応する撮像面の最適な曲率は、例えば、予め定めた曲率の値をテーブルとして制御部１１３のメモリに記憶しておき、曲率制御部１０７がこのテーブル内の曲率の値の全て又は一部を所定のタイミングで（制御部１１３を介して）取得する。

撮像素子１０２が、例えば応力によって曲率半径を制御する駆動部を有する場合、撮像素子に応力をかけて曲率半径が小さくなるように制御する。このとき、撮像素子１０２は応力を発生させるための電力（即ち曲率を制御するための電力）を消費する。また、撮像面の曲率が例えば最適な曲率（即ち応力をかけている状態）である場合、撮像素子１０２は当該曲率を維持するための電力を消費する。この最適な曲率は、例えば撮像光学系１０１のズームレンズの位置が変更されるまで、あるいは動画撮影が終了するまで維持されるため、この維持に係る時間が長いほど多くの電力を消費する。

なお、上述したように応力を制御すれば、撮像面中心と撮像光学系１０１の距離が変動するため、フォーカス位置がずれることになる。しかし、通常、動画撮影の際にコントラストＡＦ等によって常時フォーカスを監視している場合、撮像面の曲率の変化によるピントのずれはこの通常のＡＦ動作で吸収可能である。

一方、撮像素子１０２が応力をかけない場合には、例えば撮像面が凹形状から平坦（フラット）に近い形状になる。この状態では、撮像面の曲率を制御するための電力が消費されないか、消費電力が所定値より低い状態である（以下、この撮像面の状態を初期状態又は非通電状態という）。つまり、撮像素子１０２が初期状態である場合、撮像素子１０２に供給する電力を必要としないか、低下させることができるから、撮像素子１０２による消費電力を低減することができる。

本実施形態では、撮像素子１０２が初期状態となってピントのずれた状態であっても、撮影条件によっては当該ピントのずれた状態が許容される場合があることに着目している。例えば、検出した被写体の輝度が低く像面湾曲収差が目立たないシーンでは、撮像素子１０２を上述した初期状態にして消費電力低減を優先させる。

より具体的には、撮像系信号処理部１０３から出力された画像データの被写体輝度を検出し、検出した被写体輝度（即ち撮像条件）と撮像光学系１０１の焦点距離に応じて曲率を制御する。本実施形態では、図６（ａ）に示すように、輝度値が予め定めた輝度値よりも小さい場合、撮像素子１０２の曲率を初期状態（又は曲率の小さい状態）とし、一方、輝度が予め定めた所定値以上である場合、撮像光学系１０１の焦点距離に応じた曲率に制御する。このようにすることで、使用時において像面湾曲収差の影響が目立たない範囲で有効に撮像素子の消費電力ひいては撮像装置の消費電力を低減することができる。

本実施形態のデジタルカメラ１００では、例えば、検出部１０８が、撮像系信号処理部１０３から出力された画像データに基づいて、被写体の輝度を検出する。検出部１０８は、検出した輝度値が予め定めた輝度値よりも小さい場合、輝度に対する検出信号を曲率制御部１０７に供給する。即ち、検出部１０８は、被写体の輝度が低い場合を検出して曲率制御部１０７に通知し、曲率制御部１０７は、検出部１０８からの検出信号を受信したことに応じて、撮像素子１０２の曲率を維持するために供給している電力を停止又は低下させる（以下、曲率制御を解除するともいう）。そして、撮像素子１０２の撮像面は初期状態となる。

一方、検出部１０８は、検出した被写体の輝度が予め定めた所定値以上である場合、検出信号を供給しない。このため、曲率制御部１０７は、撮像素子１０２の曲率を変更又は維持するための電力供給を行い、これにより撮像素子１０２は、像面湾曲収差が最小となるように撮像面の曲率を変更又は維持する。

（撮像面の曲率制御処理に係る一連の動作）
次に、図２を参照して、撮像面の曲率制御処理に係る一連の動作を説明する。なお、デジタルカメラ１００が例えば動画撮影の待機状態において、例えばズームスイッチ１１１又は切替スイッチ１１０等のスイッチに対するユーザ操作があった場合に本処理が開始される。制御部１１３がＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭの作業用領域に展開し、実行することにより実現される。また、以下に説明する各ステップは、特に説明する場合を除いて制御部１１３により実行される。

Ｓ２０１において、制御部１１３はズーム動作を行うかを判定する。具体的には、制御部１１３は、ズームスイッチ１１１からの入力信号の有無を判定し、入力信号があると判定した場合にはＳ２０２に処理を進めてズーム位置を決定する。一方、制御部１１３は、ズームスイッチ１１１からの入力信号が無いと判定した場合、処理をＳ２０３に進める。

Ｓ２０３において、制御部１１３はズーム位置に応じた撮像面の最適な曲率を決定する。Ｓ２０１においてズーム動作が行われていない場合、制御部１１３はレンズの初期位置に対応した撮像面の最適な曲率を決定する。例えば、ズーム位置、焦点距離及び撮像面の最適な曲率の組を示すテーブルを予めメモリ等に記憶しておけば、得られるズーム位置（あるいは焦点距離）から撮像面の最適な曲率を得ることができる。制御部１１３は、得られた最適な曲率の値をメモリ領域に記憶する。

Ｓ２０４において、制御部１１３は、動画記録を開始するかを判定する。制御部１１３は、例えばユーザがトリガスイッチ１１２を操作したことを検出すると、動画記録を開始するものと判定して、処理をＳ２０５に進める。このとき制御部１１３は、別途動画記録を開始させる。そうでない場合は処理をＳ２０４に戻す。

Ｓ２０５において、検出部１０８は被写体輝度を検出する。上述したように、検出部１０８は撮像系信号処理部１０３から出力された画像データを取得して、例えば当該画像全体又は一部の領域（画像の周辺部など）の輝度値を算出して、被写体輝度の検出を行う。

Ｓ２０６において、制御部１１３は、動画記録が継続中かを判定して、継続中である場合は処理をＳ２０７に進め、継続中でない場合は一連の処理を終了する。

Ｓ２０７において、検出部１０８は被写体輝度が所定値以上か否かを判定する。検出部１０８により被写体輝度が所定値より小さいと判定された場合、制御部１１３は処理を再びＳ２０５に戻してＳ２０５〜Ｓ２０７の処理を繰り返す。検出部１０８により被写体輝度が所定値以上であると判定された場合、制御部１１３はＳ２０８に処理を進める。Ｓ２０８において、曲率制御部１０７は、Ｓ２０３で求めた曲率の値を制御部１１３から取得して撮像素子１０２の撮像面の曲率を制御する。

Ｓ２０９において、検出部１０８は被写体輝度を検出する。Ｓ２１０において制御部１１３は動画記録が継続中であるか判定し、動画記録が継続中である場合はＳ２１１に処理を進め、そうでない場合はＳ２１３に処理を進めて撮像素子１０２の曲率制御を解除し、一連の動作を終了する。

Ｓ２１１において、検出部１０８は被写体輝度が所定値以上か否か判定する。検出部１０８により被写体輝度が所定値以上と判定された場合、制御部１１３はＳ２０９に処理を戻し、被写体輝度が所定値より低い場合はＳ２１２に処理を進める。Ｓ２１２では制御部１１３は撮像素子１０２の曲率制御を解除する（即ち初期状態にする）。なお、このように曲率制御を解除して撮像面の曲率を変化させると、撮像面中心とレンズとの距離が変化してピントずれが発生する。しかし、本実施形態では、撮影画像の輝度が低い場合にこの制御を行うため、通常の明るい画像の場合と比較してピントの動きやずれは目立ちにくい。このため、使用時において像面湾曲収差の影響が目立たない範囲で有効に消費電力を低減することができる。

Ｓ２１４において、制御部１１３は、動画記録が継続中かを判定し、継続中と判定した場合は処理を再びＳ２０５に戻して被写体輝度の検出を繰り返す。一方、動画記録が継続中でないと判定した場合は本処理の一連の動作を終了する。

なお、本実施形態では、曲率制御の解除では、撮像面を初期状態にして、消費電力が所定値より低くなる曲率に制御する例を説明した。しかし、撮像面が初期状態にならなくても、例えば最適な曲率に要する消費電力から消費電力が下がりさえすれば、任意の曲率において本発明の効果を得られることは明らかである。

また、本実施形態では、応力をかけることによって撮像面の曲率を制御する構造の撮像素子を例に説明したが、撮像面の曲率を制御し、かつ、当該制御に電力消費を伴うものであればこれに限らない。例えば、電力を供給して、電磁石による磁力の変化、熱による体積収縮率、又は吸引力によって撮像面の曲率を制御するものであってもよい。

また、本実施形態では、曲率制御部１０７が撮像素子１０２に対する電力の供給を制御することにより撮像面の曲率を制御するようにした。しかし、曲率制御部１０７が撮像素子１０２に対して制御用信号を出力し、撮像素子１０２は当該制御用信号に応じて撮像面を制御してもよい。このようにしても撮像面の制御の結果として、消費電力を低減することができる。

以上説明したように本実施形態では、撮像光学系の状態に基づいて像面湾曲収差を低下させるように構成された撮像素子において、検出した輝度に応じて撮像面の曲率を制御するようにした。特に、検出した画像データの輝度が予め定めた輝度値よりも小さい場合、撮像素子１０２の曲率を初期状態とすることで、曲率を変更又は維持するための電力消費を抑制するようにした。つまり、暗い画面の場合は像面湾曲収差の影響が目立ちにくい場合を利用して、有効に消費電力を低減することができる。また、検出した被写体輝度が予め定められた輝度値以上である場合には、最適な曲率を維持するため、像面湾曲収差の影響が目立ち得るシーンでは曲率可変型センサのメリットを活かすことができる。

（実施形態２）
次に実施形態２について説明する。実施形態１では撮影条件として被写体輝度を検出したが、実施形態２では、撮像光学系１０１の絞りの状態に基づいて撮像面の曲率を制御する。本実施形態のデジタルカメラ１００の構成は、撮像光学系駆動部１０６が撮像光学系１０１の絞りの状態を検出部１０８に供給し、検出部１０８及び曲率制御部１０７は絞りの状態に応じて曲率を制御する点が異なる。なお、その他の構成は実施形態１と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略し、相違点について重点的に説明する。

図３は本実施形態に係るデジタルカメラ１００を示す機能構成例を示している。実施形態１と異なる点は、撮像光学系駆動部１０６と検出部１０８が接続され、撮像光学系駆動部１０６から検出部１０８に撮像光学系１０１の絞りの状態（例えばＦ値）を示す情報が出力される点である。

より具体的には、図６（ｂ）に示すように、撮像面の曲率は、Ｆ値に応じて撮像素子１０２の曲率を初期状態あるいは撮像光学系１０１の焦点距離に応じた曲率に制御される。

検出部１０８は、撮像光学系駆動部１０６から供給された撮像光学系１０１の絞りの状態（Ｆ値）を検出する。検出部１０８は検出されたＦ値が予め定めた所定値よりも小さい場合に曲率制御部１０７に検出信号を供給する。

検出部１０８からの検出信号を受信したことに応じて、撮像素子１０２の曲率を維持するために供給している電力を停止し、又は低下させる（即ち、撮像素子１０２の曲率を初期状態とする）。つまり、Ｆ値が小さい場合には被写界深度が浅くなるため、ポートレート写真のように被写体周辺をぼかした写真を撮ることができ、被写体周辺がぼけているため、像面湾曲収差があったとしても目立ち難くなり得る。

一方、検出部１０８が検出したＦ値が予め定めた所定値以上の場合、実施形態１と同様に検出信号を供給しない。このため、曲率制御部１０７は、撮像素子１０２の撮像面の曲率を維持するための電力供給を継続し、これにより撮像素子１０２は、像面湾曲収差が最小となるように撮像面の曲率を変更又は維持する。

次に、本実施形態に係る、曲率制御処理の一連の動作を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。本実施形態においても、実施形態１と同様、デジタルカメラ１００が例えば動画撮影の待機状態において、例えばズームスイッチ１１１又は切替スイッチ１１０等のスイッチに対するユーザ操作があった場合に本処理が開始される。制御部１１３がＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭの作業用領域に展開し、実行することにより実現される。また、以下に説明する各ステップは、特に説明する場合を除いて制御部１１３により実行される。

制御部１１３は、Ｓ２０１〜Ｓ２０４の各処理を行う。

Ｓ４０１において、検出部１０８は、撮像光学系１０１のＦ値を検出する。Ｓ２０６において、制御部１１３が動画記録が終了していないと判定すると、Ｓ４０２において検出部１０８は、撮像光学系１０１のＦ値が所定値以上かを判定する。制御部１１３は、Ｆ値が所定値以上である場合は処理をＳ４０３に進め、Ｆ値が所定値より低い場合は処理をＳ４０１に戻す。

Ｓ４０３において、曲率制御部１０７は、Ｆ値が所定値以上であるため、撮像素子１０２の湾曲曲率をＳ２０３で求めた値に制御する。Ｆ値が大きい場合は被写界深度が深くなるため被写体までの距離によらず画面隅ずみまでピントのあった画像を撮影可能である。このようにＦ値が大きい場合は、像面湾曲収差の影響が目立ち易いため、像面湾曲収差に合わせて撮像面の曲率を制御する。

Ｓ４０４において、検出部１０８は再び撮像光学系１０１のＦ値を検出する。Ｓ２１０において動画記録が終了していないと判定すると、次にＳ４０５において検出部１０８が撮像光学系１０１のＦ値が所定値以上かを判定する。制御部１１３は、検出部１０８により撮像光学系１０１のＦ値が所定値より小さいと判定された場合は、処理をＳ２１２に進めて撮像素子１０２の曲率制御を解除する。撮像素子１０２の曲率制御が解除されると、撮像素子１０２の撮像面が初期状態となる。

Ｓ４０５において検出部１０８により撮像光学系１０１のＦ値が所定値以上であると判定した場合、制御部１１３は処理をＳ４０４に戻して撮像光学系１０１のＦ値を検出し続ける。Ｓ２１０において制御部１１３が動画記録が終了したと判定した場合、Ｓ２１３にて撮像素子１０２の曲率制御を解除する。

以上説明したように本実施形態によれば、撮像光学系の状態に基づいて像面湾曲収差を低下させるように構成された撮像素子において、検出した絞りの状態に応じて撮像面の曲率を制御するようにした。特に、検出したＦ値が予め定められた絞り値よりも小さい場合、撮像素子１０２の曲率を初期状態とすることで、曲率を変更又は維持するための電力消費を抑制するようにした。つまり、被写界深度が浅い場合は像面湾曲収差の影響が目立ちにくいということを利用して、有効に消費電力を低減することができる。また、検出した絞り値が予め定められた絞り値以上場合には、最適な曲率を維持するため、像面湾曲収差の影響が目立ち得るシーンでは曲率可変型センサのメリットを活かすことができる。

（実施形態３）
さらに、実施形態３について説明する。実施形態１では撮影条件として被写体輝度を検出したが、実施形態３では、検出部１０８が被写体の動き量を検出し、曲率制御部１０７は当該検出結果に基づいて撮像面の曲率を制御する。本実施形態のデジタルカメラ１００の構成は、図１に示した機能構成例と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略し、相違点について重点的に説明する。

実施形態１と異なる点は、上述したように、検出部１０８が撮像系信号処理部１０３から出力される複数の画像データ（映像データ）から被写体の動き量を求め、当該動き量に応じて撮像素子の曲率を制御する点である。より具体的には、図６（ｃ）に示すように、検出した動き量に応じて、撮像素子１０２の曲率を初期状態、あるいは撮像光学系１０１の焦点距離に応じた曲率に制御する。

本実施形態において、検出部１０８は撮像系信号処理部１０３から出力された映像データを基に被写体の動き量を検出し、検出された動き量が所定値よりも大きい場合に曲率制御部１０７に検出信号を供給する。曲率制御部１０７は、検出部１０８からの検出信号を受信したことに応じて、撮像素子１０２の曲率を維持するために供給している電力を停止し、又は低下させる（即ち、撮像素子１０２の曲率を初期状態とする）。一般に、ユーザは被写体の動きがある場合はその動きに注目するため、静止画と比べて像面湾曲収差の影響に気付きにくく、また、手ぶれのように画面全体が揺れているときにも像面湾曲収差の影響に気付きにくい。つまり、被写体に動きがある場合は、被写体や画面の動きによって像面湾曲収差の影響を認識し難いものとなり得る。

一方、検出部１０８が検出した動き量が所定値以下の場合、実施形態１と同様に検出信号を供給しない。このため、曲率制御部１０７は、撮像素子１０２の撮像面の曲率を維持するための電力供給を継続し、これにより撮像素子１０２は、像面湾曲収差が最小となるように撮像面の曲率を変更又は維持する。

次に、本実施形態に係る、曲率制御処理の一連の動作を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。本実施形態においても、実施形態１と同様、デジタルカメラ１００が例えば動画撮影の待機状態において、例えばズームスイッチ１１１又は切替スイッチ１１０等のスイッチに対するユーザ操作があった場合に本処理が開始される。制御部１１３がＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭの作業用領域に展開し、実行することにより実現される。また、以下に説明する各ステップは、特に説明する場合を除いて制御部１１３により実行される。

制御部１１３は、Ｓ２０１〜Ｓ２０４の各処理を行う。

Ｓ５０１において、検出部１０８は、映像データにおける被写体の動きを検出する。なお、被写体の動きの検出は、例えば公知の動きベクトルの検出方法を用いることができる。Ｓ２０６において制御部１１３が、動画記録が継続中であると判定すると、Ｓ５０２において検出部１０８は、検出した被写体の動き量が所定値以上かを判定する。制御部１１３は、動き量が所定値以下である場合は処理をＳ５０３に進め、動き量が所定値より大きい場合は処理をＳ５０１に戻して動画撮影を継続する。

Ｓ５０３において、曲率制御部１０７は、撮像素子１０２の湾曲曲率をＳ２０３で求めた値に制御する。動き量が小さい場合は動きによるぶれが少なく、像面湾曲収差の影響が目立ち易いため、像面湾曲収差に合わせて撮像面の曲率を制御する。

Ｓ５０４において、検出部１０８は被写体の動き量を検出する。次にＳ２１０において動画記録が継続中と判定すると、次にＳ５０５において検出部１０８は検出した被写体の動き量が所定値以下かを判定する。制御部１１３は、検出部１０８により被写体の動き量が所定値より大きいと判定された場合は、処理をＳ２１２に進めて撮像素子１０２の曲率制御を解除する。撮像素子１０２の曲率制御が解除されると、撮像素子１０２の撮像面が初期状態となる。

Ｓ５０５において、検出部１０８により被写体の動き量が所定値以下であると判定された場合、制御部１１３は処理をＳ５０４に戻し、被写体の動き量を検出し続ける。Ｓ２１０において制御部１１３が動画記録が終了したと判定した場合、Ｓ２１３にて撮像素子１０２の曲率制御を解除する。

以上説明したように本実施形態によれば、撮像光学系の状態に基づいて像面湾曲収差を低下させるように構成された撮像素子において、検出した被写体の動き量に応じて撮像面の曲率を制御するようにした。特に、検出した被写体の動き量が予め定められた動き量よりも大きい場合、撮像素子１０２の曲率を初期状態とすることで、曲率を変更又は維持するための電力消費を抑制するようにした。つまり、被写体や画面の動きによって像面湾曲収差の影響を認識し難くなることを利用して、有効に消費電力を低減することができる。また、検出した被写体の動き量が予め定められた動き量以下である場合には、最適な曲率を維持するため、像面湾曲収差の影響が目立ち得るシーンでは曲率可変型センサのメリットを活かすことができる。

上述した実施形態では、動画記録中の撮像素子の曲率制御について述べたが、静止画モードの撮影待機時において適用しても同様に電力低減効果が得られる。特に、ライブビュー表示を行う場合には動画記録と同様に撮像素子１０２は随時画像データの生成を行うため、動画記録の際と同様の効果が得られる。

また、撮像センサの破壊を防ぐために撮像センサの湾曲量を検出する手段を設け、所定以上の曲率にならないように曲率の制御に制限を加えてもよい。

（その他の実施形態）
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。

１０１…撮像光学系、１０２…撮像素子、１０６…撮像光学系駆動部、１０７…曲率制御部、１０８…検出部、１１３…制御部

Claims (10)

1. 撮像光学系と、
   撮像面が湾曲可能に構成された撮像手段と、
   前記撮像手段の撮像面を湾曲させる駆動手段と、
   被写体輝度が予め定められた輝度値以上である場合、前記撮像面の曲率が、前記撮像光学系の焦点距離において生じる像面湾曲収差を低下させる曲率であって、所定の消費電力の状態を満たさない第１の曲率になるように前記駆動手段を制御し、被写体輝度が前記予め定められた輝度値より低い場合、前記撮像面の曲率が、前記第１の曲率より曲率が小さく且つ消費電力が低い曲率であって、前記所定の消費電力の状態を満たす第２の曲率になるように前記駆動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 絞りを備えた撮像光学系と、
   撮像面が湾曲可能に構成された撮像手段と、
   前記撮像手段の撮像面を湾曲させる駆動手段と、
   前記絞りの絞り値が予め定められた絞り値以上である場合、前記撮像面の曲率が、前記撮像光学系の焦点距離において生じる像面湾曲収差を低下させる曲率であって、所定の消費電力の状態を満たさない第１の曲率になるように前記駆動手段を制御し、前記絞りの絞り値が前記予め定められた絞り値より小さい場合、前記撮像面の曲率が、前記第１の曲率より曲率が小さく且つ消費電力が低い曲率であって、前記所定の消費電力の状態を満たす第２の曲率になるように前記駆動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
3. 撮像光学系と
   撮像面が湾曲可能に構成された撮像手段と、
   前記撮像手段の撮像面を湾曲させる駆動手段と、
   前記撮像手段により撮像された被写体の動き量又は画面全体の動き量が予め定められた動き量以下である場合、前記撮像面の曲率が、前記撮像光学系の焦点距離において生じる像面湾曲収差を低下させる曲率であって所定の消費電力の状態を満たさない第１の曲率になるように前記駆動手段を制御し、前記動き量が前記予め定められた動き量より大きい場合、前記撮像面の曲率が、前記第１の曲率より曲率が小さく且つ消費電力が低い曲率であって前記所定の消費電力の状態を満たす第２の曲率になるように前記駆動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記駆動手段を駆動するための電力を前記駆動手段に供給することにより、前記撮像面の曲率を制御する、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。
5. 前記撮像手段は、前記制御手段により制御された前記撮像面の曲率を用いて撮像した映像データを出力し、
   前記出力された映像データを記録する記録手段を更に有する、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。
6. 前記撮像手段は、前記制御手段により制御された前記撮像面の曲率を用いて撮像した映像データを出力し、
   前記出力された映像データを表示する表示手段を更に有する、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。
7. 撮像光学系と、撮像面が湾曲可能に構成された撮像手段とを備える撮像装置の制御方法であって、
   駆動手段が、前記撮像手段の撮像面を湾曲させる駆動工程と、
   制御手段が、被写体輝度が予め定められた輝度値以上である場合、前記撮像面の曲率が、前記撮像光学系の焦点距離において生じる像面湾曲収差を低下させる曲率であって、所定の消費電力の状態を満たさない第１の曲率になるように前記駆動手段を制御し、被写体輝度が前記予め定められた輝度値より低い場合、前記撮像面の曲率が、前記第１の曲率より曲率が小さく且つ消費電力が低い曲率であって、前記所定の消費電力の状態を満たす第２の曲率になるように前記駆動手段を制御する制御工程と、
   を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
8. 絞りを備えた撮像光学系と、撮像面が湾曲可能に構成された撮像手段とを備える撮像装置の制御方法であって、
   駆動手段が、前記撮像手段の撮像面を湾曲させる駆動工程と、
   制御手段が、前記絞りの絞り値が予め定められた絞り値以上である場合、前記撮像面の曲率が、前記撮像光学系の焦点距離において生じる像面湾曲収差を低下させる曲率であって、所定の消費電力の状態を満たさない第１の曲率になるように前記駆動手段を制御し、前記絞りの絞り値が前記予め定められた絞り値より小さい場合、前記撮像面の曲率が、前記第１の曲率より曲率が小さく且つ消費電力が低い曲率であって、前記所定の消費電力の状態を満たす第２の曲率になるように前記駆動手段を制御する制御工程と、
   を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
9. 撮像光学系と、撮像面が湾曲可能に構成された撮像手段とを備える撮像装置の制御方法であって、
   駆動手段が、前記撮像手段の撮像面を湾曲させる駆動工程と、
   制御手段が、前記撮像手段により撮像された被写体の動き量又は画面全体の動き量が予め定められた動き量以下である場合、前記撮像面の曲率が、前記撮像光学系の焦点距離において生じる像面湾曲収差を低下させる曲率であって所定の消費電力の状態を満たさない第１の曲率になるように前記駆動手段を制御し、前記動き量が前記予め定められた動き量より大きい場合、前記撮像面の曲率が、前記第１の曲率より曲率が小さく且つ消費電力が低い曲率であって前記所定の消費電力の状態を満たす第２の曲率になるように前記駆動手段を制御する制御工程と、
   を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
10. コンピュータに、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。

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