JP6736821B1 - 撮像装置、移動体、及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】減光フィルタを画素に設けると、画質が低下してしまう。【解決手段】撮像装置は、イメージセンサが有する複数の画素の少なくとも１つの画素を覆い、透過率が変更可能な少なくとも１つの第１可変減光フィルタと、イメージセンサが有する複数の画素のうちの少なくとも１つの画素の、少なくとも１つの第１可変減光フィルタが覆う第１領域とは異なる第２領域を覆い、透過率が変更可能な第２可変減光フィルタと、第１可変減光フィルタの透過率を少なくとも一部の光を遮断する第１透過率に設定した状態で、第１可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号、及び第２可変減光フィルタの透過率を第１透過率に設定した状態で、第２可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行するように構成される回路とを備えてよい。【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置、移動体、及び撮像方法に関する。

特許文献１には、撮像素子が有する一部の画素に減光フィルタを設けて、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出を行うことが記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１８−１７４５４２号公報

上記のように、減光フィルタを画素に設けると、減光フィルタを設けた画素の分、画質が低下してしまう。

本発明の一態様に係る撮像装置は、イメージセンサを備えてよい。撮像装置は、イメージセンサが有する複数の画素の少なくとも１つの画素を覆い、透過率が変更可能な少なくとも１つの第１可変減光フィルタを備えてよい。撮像装置は、イメージセンサが有する複数の画素のうちの少なくとも１つの画素の、少なくとも１つの第１可変減光フィルタが覆う第１領域とは異なる第２領域を覆い、透過率が変更可能な第２可変減光フィルタを備えてよい。撮像装置は、第１可変減光フィルタの透過率を少なくとも一部の光を遮断する第１透過率に設定した状態で、第１可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号、及び第２可変減光フィルタの透過率を第１透過率に設定した状態で、第２可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行するように構成される回路を備えてよい。

第１領域と第２領域とは同一の大きさでよい。

第１領域は、複数の画素のそれぞれの全領域のうちの第１側の半分の領域でよい。第２領域は、複数の画素のそれぞれの全領域のうちの第２側の半分の領域でよい。

回路は、合焦制御を実行した後、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第１透過率より高い第２透過率に設定した状態で、イメージセンサが有する複数の画素から出力される画像信号に基づく画像データを、イメージセンサから出力させてよい。

回路は、合焦指示を受けると、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第１透過率に設定して、合焦制御を実行するようにさらに構成されてよい。

回路は、撮像指示を受けると、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第２透過率に設定して、画像データをイメージセンサから出力させるように構成されてよい。

撮像装置は、シャッターボタンを備えてよい。回路は、シャッターボタンの第１状態を検出すると、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第１透過率に設定して、合焦制御を実行するように構成されてよい。回路は、シャッターボタンの第１状態とは異なる第２状態を検出すると、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第２透過率に設定して、イメージセンサから画像データを出力させるように構成されてよい。

回路は、撮像タイミングを示す同期信号に同期させて、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第１透過率と第２透過率との間で切り替えるように構成されてよい。

回路は、同期信号に同期させた第１のタイミングで、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第１透過率に設定して、合焦制御を実行してよい。回路は、同期信号に同期させた第１のタイミングと異なる第２のタイミングで、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第２透過率に設定して、イメージセンサから画像データを出力させるように構成されてよい。

回路は、同期信号の第１周期内の第１期間、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第１透過率に設定した状態で、合焦制御を実行してよい。回路は、同期信号の第１周期内の第１期間に続く第２期間、第１可変減光フィルタ及び第２可変減光フィルタの透過率を第２透過率に設定した状態で、イメージセンサから画像データを出力させるように構成されてよい。

イメージセンサが有する複数の画素は、第１方向及び第２方向に沿って格子状に配列されてよい。第１可変減光フィルタは、第１方向に沿って配置され、複数の画素のそれぞれの第１領域を覆ってよい。第２可変減光フィルタは、第１方向に沿って配置され、複数の画素のそれぞれの第２領域を覆ってよい。

撮像装置は、第２方向に沿って配置され、複数の画素のそれぞれの第１領域及び第２領域の一部を含む第３領域を覆い、透過率が変更可能な第３可変減光フィルタを備えてよい。撮像装置は、第２方向に沿って配置され、複数の画素のそれぞれの第１領域及び第２領域の他の一部を含む第３領域とは異なる第４領域を覆い、透過率が変更可能な第４可変減光フィルタを備えてよい。回路は、第３可変減光フィルタの透過率を第１透過率に設定した状態で、第３可変減光フィルタにより覆われている複数の画素から出力される画像信号、及び第４可変減光フィルタの透過率を第１透過率に設定した状態で、第４可変減光フィルタにより覆われている複数の画素から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行するように構成されてよい。

イメージセンサが有する複数の画素は、格子状に配列されてよい。第１可変減光フィルタは、第１方向に沿って配置され、複数の画素のうち第１方向に沿って配置された複数の第１画素のそれぞれの第１領域を覆ってよい。第２可変減光フィルタは、第１方向に沿って配置され、複数の画素のうち第１方向に沿って配置され、かつ複数の第１画素とは異なる複数の第２画素のそれぞれの第２領域を覆ってよい。

本発明の一態様に係る移動体は、上記撮像装置を備えて移動する移動体でよい。

本発明の一態様に係る制御方法は、イメージセンサと、イメージセンサが有する複数の画素の少なくとも１つの画素を覆い、透過率が変更可能な少なくとも１つの第１可変減光フィルタと、イメージセンサが有する複数の画素のうちの少なくとも１つの画素の、少なくとも１つの第１可変減光フィルタが覆う第１領域とは異なる第２領域を覆い、透過率が変更可能な第２可変減光フィルタとを備える撮像装置を制御する制御方法でよい。制御方法は、第１可変減光フィルタの透過率を少なくとも一部の光を遮断する第１透過率に設定した状態で、第１可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号、及び第２可変減光フィルタの透過率を第１透過率に設定した状態で、第２可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行する段階を備えてよい。

本発明の一態様によれば、画質の低下を招くことなく、像面位相差ＡＦに用いることができる画像信号を提供できる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

撮像装置の外観斜視図の一例を示す図である。 撮像装置の機能ブロックを示す図である。 可変減光フィルタについて説明するための図である。 可変減光フィルタの配置例について説明するための図である。 可変減光フィルタの配置例について説明するための図である。 可変減光フィルタの配置例について説明するための図である。 静止画を撮影するときの撮像制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 動画を撮影するときのタイミングチャートの一例を示す図である。 無人航空機及び遠隔操作装置の外観の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。

図１は、本実施形態に係る撮像装置１０の外観斜視図の一例を示す図である。図２は、本実施形態に係る撮像装置１０の機能ブロックを示す図である。

撮像装置１０は、撮像部１００及びレンズ部３００を備える。レンズ部３００は、レンズ制御部３１０、レンズ駆動部３１２、レンズ３１４、及びメモリ３２０を有する。レンズ３１４は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。レンズ３１４は、複数の光学要素から構成されてよい。レンズ３１４は、光軸に沿って移動可能に配置される。レンズ部３００は、撮像部１００に対して着脱可能に設けられる交換レンズでよい。

レンズ駆動部３１２は、カム環などの機構部材を介して、レンズ３１４を光軸に沿って移動させる。レンズ駆動部３１２は、アクチュエータを含んでよい。アクチュエータは、ステッピングモータを含んでよい。レンズ制御部３１０は、撮像部１００からのレンズ制御命令に従って、レンズ駆動部３１２を駆動して、機構部材を介してレンズ３１４を光軸方向に沿って移動させる。レンズ制御命令は、例えば、ズーム制御命令、及びフォーカス制御命令である。レンズ制御部３１０は、レンズ３１４を光軸に沿って移動させることで、ズーム動作及びフォーカス動作の少なくとも一方を実行する。

レンズ部３００は、メモリ３２０をさらに有する。メモリ３２０は、レンズ駆動部３１２を介して移動するレンズ３１４の制御値を記憶する。メモリ３２０は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、及びソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。

撮像部１００は、センサ部２１０、撮像制御部２２０、メモリ２３０、画像処理部１１０、符号化部１２０、メモリ１３０、及び操作部１４０を有する。

センサ部２１０は、レンズ３１４を介して結像された光学像を電気信号に変換して、撮像部１００に出力する。センサ部２１０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどのイメージセンサの一例である。撮像制御部２２０は、センサ部２１０を制御する。撮像制御部２２０は、回路の一例である。メモリ２３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、及びソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ２３０は、撮像制御部２２０がセンサ部２１０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。

センサ部２１０は、画素アレイ２１２、垂直選択回路２１４、水平選択回路２１６、及びカラム処理部２１８を含む。画素アレイ２１２は、受光した光量に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部を有する予め定められた配列で配置された複数の画素２１３を含む。複数の画素２１３は、行方向（水平方向）、及び列方向（垂直方向）に２次元に配置されている。複数の画素２１３は、水平方向、及び垂直方向に沿って格子状に配置されている。複数の画素２１３のそれぞれは、マイクロレンズを含む。垂直方向は、第１方向または第２方向の一例である。水平方向は、第２方向または第１方向の一例である。

画素アレイ２１２は、画素の行に対応する複数の画素駆動線２１５を介して垂直選択回路２１４と接続される。画素駆動線２１５は、画素から信号を読み出す場合の駆動を行うための駆動信号を伝送する。

垂直選択回路２１４は、シフトレジスタ及びアドレスデコーダなどによって構成され、画素アレイ２１２の各画素を全画素同時、あるいは行単位等で駆動する。垂直選択回路２１４は、垂直選択回路２１４を制御する撮像制御部２２０と共に、画素アレイ２１２の各画素の動作を制御する駆動部を構成している。

垂直選択回路２１４は、読み出し走査及び掃き出し走査を行う。垂直選択回路２１４は、読み出し走査において、画素アレイ２１２の各画素を行単位で順に選択して走査する。垂直選択回路２１４は、掃き出し走査において、読み出し走査が行われる読み出し行に対して、その読み出し走査よりも露光時間分だけ先行して掃き出し走査を行う。垂直選択回路２１４は、読み出し走査及び掃き出し走査を行うことで、いわゆる電子シャッタを実行する。

垂直選択回路２１４によって走査された行の各画素から出力された信号は、列ごとに垂直信号線２１９を介してカラム処理部２１８に入力される。カラム処理部２１８は、画素アレイ２１２の列ごとに、選択された行の各画素から垂直信号線２１９を介して出力される信号に対して予め定められた信号処理を行い、各画素の電気信号を出力する。

カラム処理部２１８は、信号処理として、ノイズ除去処理、例えば、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）処理、ＤＤＳ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｄａｔａ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）処理を行う。ＣＤＳ処理が実行されることで、リセットノイズなどが除去される。カラム処理部２１８は、アナログ信号をデジタル信号に変換してよい。

水平選択回路２１６は、シフトレジスタ及びアドレスデコーダなどによって構成され、カラム処理部２１８の列に対応する回路部分を順番に選択して走査する。水平選択回路２１６による走査により、カラム処理部２１８が、列ごとに信号処理された信号を画像データとして出力する。

画像処理部１１０は、センサ部２１０から出力された画像データに対して各種の画像処理を施す。符号化部１２０は、画像処理が施された画像データを予め定められた符号化方式で圧縮して、メモリ１３０に保存する。例えば、符号化部１２０は、画像処理が施された画像データをＪＰＥＧ方式で圧縮して、メモリ１３０に保存してよい。

操作部１４０は、撮像装置１０を操作する命令を受け付けるユーザインタフェースである。操作部１４０は、合焦指示及び撮影指示を受け付けるシャッターボタンを含む。シャッターボタンが半押し状態になると、合焦指示が出力される。シャッターボタンが全押し状態になると、撮影指示が出力される。半押し状態は、第１状態の一例である。全押し状態は、第２状態の一例である。シャッターボタンの半押し状態と全押し状態の２つの状態を検出することで合焦指示が出力される。シャッターボタンの３つの状態を検出することで合焦指示を出力してもよい。この場合、シャッターボタンが撮像装置１０に完全に沈み込むことができる深さの３分の１を第１状態とし、シャッターボタンが撮像装置１０に完全に沈み込むことができる深さの３分の２を第２状態とする。このとき、シャッターボタンが撮像装置１０に完全に沈み込んだ第３状態において、撮像装置１０に何も動作をさせなくてもよいし、別の操作、例えば取得した画像を転送するようにしてもよい。このようにすることで、取得した画像を効率よく転送することができる。

撮像装置１０は、可変減光フィルタ２４１、及び可変減光フィルタ２４２をさらに備える。可変減光フィルタ２４１は、複数の画素２１３のそれぞれの第１領域を覆い、透過率が変更可能なフィルタである。可変減光フィルタ２４２は、複数の画素２１３のそれぞれの第１領域とは異なる第２領域を覆い、透過率が変更可能なフィルタである。可変減光フィルタ２４１、及び可変減光フィルタ２４２は、画素２１３の配列方向に沿って配置される。

可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２は、電気的に光の透過率を調整可能な光学素子である。可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２は、エレクトロクロミック素子でよい。エレクトロミック素子は、電圧を印加、または電流を流すことにより可逆的に光学的吸収が生じるエレクトロミック材料を含む。可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２は、電圧を印加することにより液晶配列を変更して、透過率を調整可能な液晶ＮＤフィルタでもよい。

可変減光フィルタ２４１は、垂直方向に沿って配置される。可変減光フィルタ２４１は、垂直方向に沿って配置された複数の画素２１３のそれぞれの第１領域を覆う。可変減光フィルタ２４２は、垂直方向に沿って配置される。可変減光フィルタ２４２は、垂直方向に沿って配置された複数の画素２１３のそれぞれの第２領域を覆う。第１領域及び第２領域は、同一の大きさでよい。第１領域は、垂直方向に配列された複数の画素２１３のそれぞれの全領域のうちの第１側（左側）の半分の領域でよい。第２領域は、垂直方向に配列された複数の画素２１３のそれぞれの全領域のうちの第２側（右側）の半分の領域でよい。

撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１の透過率を少なくとも一部の光を遮断する第１透過率に設定した状態で、可変減光フィルタ２４１により覆われている複数の画素２１３から出力される画像信号、及び可変減光フィルタ２４２の透過率を第１透過率に設定した状態で、可変減光フィルタ２４２により覆われている複数の画素２１３から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行する。

撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１の透過率を第１透過率に設定した状態で、可変減光フィルタ２４１により覆われている複数の画素２１３から出力される画像信号、及び可変減光フィルタ２４２の透過率を第１透過率に設定した状態で、可変減光フィルタ２４２により覆われている複数の画素２１３から出力される画像信号に基づいて、像面位相差ＡＦを実行してよい。撮像制御部２２０は、第１透過率に設定した状態の可変減光フィルタ２４１により覆われている複数の画素２１３から出力される画像信号、及び第１透過率に設定した状態の可変減光フィルタ２４２により覆われている複数の画素２１３から出力される画像信号をそれぞれ、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いて、位相差ＡＦを実行してよい。

撮像制御部２２０は、合焦制御を実行した後、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２を第１透過率より高い第２透過率に設定した状態で、センサ部２１０が有する複数の画素２１３から出力される画像信号に基づく画像データをセンサ部２１０から出力させる。センサ部２１０から出力される画像データは、ＲＡＷデータでよい。

撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオンすることで、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２の透過率を第１透過率に設定してよい。撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオフすることで、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２の透過率を第２透過率に設定してよい。撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２に第１電圧を印加することで、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオンしてよい。撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２に第１電圧より低い第２電圧を印加することで、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオフしてよい。撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２に電圧を印加することで、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオンしてよい。撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２に電圧を印加しないことで、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオフしてよい。

撮像制御部２２０は、合焦指示を受けると、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２を第１透過率に設定して、合焦制御を実行してよい。撮像制御部２２０は、撮像指示を受けると、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２を第２透過率に設定して、センサ部２１０から画像データを出力させてよい。

撮像制御部２２０は、シャッターボタンが半押し状態になることで合焦指示を受けると、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２を第１透過率に設定して、合焦制御を実行してよい。撮像制御部２２０は、シャッターボタンが全押し状態になることで撮像指示を受けると、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２を第２透過率に設定して、センサ部２１０から画像データを出力させてよい。

動画を撮像する場合、撮像制御部２２０は、垂直同期信号などの撮像タイミングを示す同期信号に同期させて、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２の透過率を第１透過率と第２透過率との間で切り替えてよい。撮像制御部２２０は、同期信号に同期させた第１のタイミングで、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２を第１透過率に設定して、合焦制御を実行してよい。撮像制御部２２０は、同期信号に同期させた第１のタイミングと異なる第２のタイミングで、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２を第２透過率に設定して、センサ部２１０から画像データを出力させてよい。

撮像制御部２２０は、同期信号の第１周期内の第１期間、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２の透過率を第１透過率に設定した状態で、合焦制御を実行してよい。撮像制御部２２０は、同期信号の第１周期内の第１期間に続く第２期間、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２の透過率を第２透過率に設定した状態で、センサ部２１０に画像データを出力させてよい。

図３に示すように、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２の透過率が第２透過率に設定されている場合、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２に半分の領域が覆われている画素２１３ａ及び画素２１３ｂは、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２に全領域が覆われていない画素２１３ｃと実質的に同じ透過率の光を受光する。一方、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２の透過率が第１透過率に設定されている場合、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２に半分の領域が覆われている画素２１３ａ及び画素２１３ｂは、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２に全領域が覆われていない画素２１３ｃより低い透過率の光を受光する。

可変減光フィルタ２４１は、画素アレイ２１２を構成する複数の画素２１３のうち垂直方向に沿って配置された複数の第１画素２１３ａのそれぞれの左側の半分の領域を覆ってよい。可変減光フィルタ２４２は、画素アレイ２１２を構成する複数の画素２１３のうち、垂直方向に配置され、かつ複数の第１画素２１３ａとは異なる複数の第２画素２１３ｂのそれぞれの右側の半分の領域を覆ってよい。

可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２は、図４に示すように、画素アレイ２１２の全ての画素２１３のいずれか一方の半分の領域を覆ってよい。可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２が全ての画素２１３のそれぞれの半分の領域を覆ってよい。この場合、撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１をオン、可変減光フィルタ２４２をオフした状態で、複数の画素２１３から出力される画像信号と、可変減光フィルタ２４１をオフ、可変減光フィルタ２４２をオンした状態で、複数の画素２１３から出力される画像信号とを、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いて、位相差ＡＦを実行してよい。

可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２は、図５に示すように、画素アレイ２１２を構成する複数の画素２１３のうち、一部の画素の半分の領域を覆ってよい。可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２は、少なくとも１つの画素２１３の一部の領域を覆う複数のフィルタにより構成されてよい。可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２は、画素アレイ２１２を構成する複数の画素２１３のうち少なくとも１つの画素の半分の領域を覆ってよい。

撮像装置１０は、図６に示すように、画素アレイ２１２の水平方向に沿って配置される可変減光フィルタ２４３、及び可変減光フィルタ２４４をさらに備えてよい。

可変減光フィルタ２４３は、水平方向に配置され、複数の画素２１３のそれぞれの第１領域及び第２領域の一部を含む第３領域を覆い、透過率が変更可能なフィルタでよい。可変減光フィルタ２４３は、複数の画素２１３のそれぞれの垂直方向の一方の半分の領域（上側の半分の領域）を覆ってよい。可変減光フィルタ２４４は、水平方向に配置され、複数の画素２１３のそれぞれの第１領域及び第２領域の他の一部を含む第３領域とは異なる第４領域を覆い、透過率が変更可能なフィルタでよい。可変減光フィルタ２４３は、複数の画素２１３のそれぞれの垂直方向の他方の半分の領域（下側の半分の領域）を覆ってよい。

撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４３の透過率を第１透過率に設定した状態で、可変減光フィルタ２４３により覆われている複数の画素２１３から出力される画像信号、及び可変減光フィルタ２４４の透過率を第１透過率に設定した状態で、可変減光フィルタ２４４により覆われている複数の画素２１３から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行してよい。可変減光フィルタ２４３及び可変減光フィルタ２４４が全ての画素２１３のそれぞれの半分の領域を覆ってよい。この場合、撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４３をオン、可変減光フィルタ２４１、可変減光フィルタ２４２、及び可変減光フィルタ２４４をオフした状態で、複数の画素２１３から出力される画像信号と、可変減光フィルタ２４１、可変減光フィルタ２４２、及び可変減光フィルタ２４３をオフ、可変減光フィルタ２４４をオンした状態で、複数の画素２１３から出力される画像信号とを、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いて、位相差ＡＦを実行してよい。

図７は、静止画を撮影するときの撮像制御部２２０の処理手順の一例を示すフローチャートである。

シャッターボタンが半押し状態となり、リレーズボタンが押下されると（Ｓ１００）、撮像制御部２２０は、合焦指示を受け付けたと判断して、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオンする（Ｓ１０２）。撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２がオンした状態で、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２のいずれかに半分の領域が覆われた複数の画素２１３から出力される画像信号を、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いて、位相差ＡＦを開始する（Ｓ１０４）。

撮像制御部２２０は、位相差ＡＦの結果、フォーカスレンズの合焦位置を決定し（Ｓ１０６）、フォーカスレンズを合焦位置へ移動させる（Ｓ１０８）。その後、シャッターボタンが全押し状態となると（Ｓ１１０）、撮像制御部２２０は、撮像指示を受け付けたと判断して、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオフした後（Ｓ１１２）、センサ部２１０から画像データを出力させる（Ｓ１１４）。

図８は、動画を撮影するときのタイミングチャートの一例を示す。撮像制御部２２０は、録画指示を受けると録画（ＲＥＣ）を開始する。撮像制御部２２０は、垂直同期信号の２パルス（２周期）ごとに、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオンする。そして、撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２のいずれかに半分の領域が覆われた複数の画素２１３から出力される画像信号を、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いて、位相差ＡＦを実行する。撮像制御部２２０は、垂直同期信号の１パルス（一周期）ごとに、センサ部２１０の全画素から出力される画像信号に基づく画像データを出力させる。この場合、撮像制御部２２０は、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２がオンしているときのセンサ部２１０の全画素から出力される画像信号に基づく画像データは破棄してもよい。撮像制御部２２０は、垂直同期信号の１パルス内の前半の第１期間に、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオンさせて、センサ部２１０から像面位相差ＡＦ用の位相差信号を出力させてよい。その後、撮像制御部２２０は、垂直同期信号の１パルス内の後半の第１期間に続く第２期間に、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオフさせて、センサ部２１０の全画素から出力される画像信号に基づく画像データをセンサ部２１０から出力させてよい。この場合、撮像制御部２２０は、第２期間にセンサ部２１０で受光される光の量は、全ての期間、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２をオフさせた状態で、センサ部２１０で受光される光の量より少ない。そのため、撮像制御部２２０は、第２期間に応じたゲインをかけて、センサ部２１０から画像データを出力させてよい。

以上のように、本実施形態に係る撮像装置１０によれば、センサ部２１０の位相差ＡＦ用の画素を無駄にすることなく、センサ部２１０に撮像させることができる。よって、位相差ＡＦ用に減光フィルタを設けた画素の分、画質が低下してしまうことを防止できる。しかも、画素アレイ２１２の上に、可変減光フィルタ２４１及び可変減光フィルタ２４２を配置するだけで済むので、既存の画素アレイ２１２を利用することができる。

上記のような撮像装置１０は、移動体に搭載されてもよい。撮像装置１０は、図９に示すような、無人航空機（ＵＡＶ）に搭載されてもよい。ＵＡＶ１０００は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、及び撮像装置１０を備えてよい。ジンバル５０、及び撮像装置１０は、撮像システムの一例である。ＵＡＶ１０００は、推進部により推進される移動体の一例である。移動体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機などの飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。

ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１０００を飛行させる。ＵＡＶ本体２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１０００を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ１０００は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

撮像装置１０は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル５０は、撮像装置１０を回転可能に支持する。ジンバル５０は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル５０は、撮像装置１０を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像装置１０を、アクチュエータを用いて更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル５０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像装置１０を回転させることで、撮像装置１０の姿勢を変更してよい。

複数の撮像装置６０は、ＵＡＶ１０００の飛行を制御するためにＵＡＶ１０００の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０００の機首である正面に設けられてよい。更に他の２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０００の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置６０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置６０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置６０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１０００の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１０００が備える撮像装置６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１０００は、少なくとも１つの撮像装置６０を備えていればよい。ＵＡＶ１０００は、ＵＡＶ１０００の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置６０を備えてもよい。撮像装置６０で設定できる画角は、撮像装置１０で設定できる画角より広くてよい。撮像装置６０は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。

遠隔操作装置４００は、ＵＡＶ１０００と通信して、ＵＡＶ１０００を遠隔操作する。遠隔操作装置４００は、ＵＡＶ１０００と無線で通信してよい。遠隔操作装置４００は、ＵＡＶ１０００に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転等のＵＡＶ１０００の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ１０００の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１０００が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１０００は、遠隔操作装置４００から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ１０００を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１０００は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１０００は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１０００の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 撮像装置
２０ ＵＡＶ本体
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像部
１１０ 画像処理部
１２０ 符号化部
１３０ メモリ
１４０ 操作部
２１０ センサ部
２１２ 画素アレイ
２１３ 画素
２１４ 垂直選択回路
２１５ 画素駆動線
２１６ 水平選択回路
２１８ カラム処理部
２１９ 垂直信号線
２２０ 撮像制御部
２３０ メモリ
２４１ 可変減光フィルタ
２４２ 可変減光フィルタ
２４３ 可変減光フィルタ
２４４ 可変減光フィルタ
３００ レンズ部
３１０ レンズ制御部
３１２ レンズ駆動部
３１４ レンズ
３２０ メモリ
４００ 遠隔操作装置
１０００ ＵＡＶ

Claims (12)

1. 第１方向及び第２方向に沿って格子状に配列された複数の画素を有するイメージセンサと、
   前記第１方向に沿って配置され、前記複数の画素のそれぞれの第１領域を覆い、透過率が変更可能な少なくとも１つの第１可変減光フィルタと、
   前記第１方向に沿って配置され、前記複数の画素のそれぞれの前記第１領域とは異なる第２領域を覆い、透過率が変更可能な第２可変減光フィルタと、
   前記第２方向に沿って配置され、前記複数の画素のそれぞれの前記第１領域及び前記第２領域の一部を含む第３領域を覆い、透過率が変更可能な第３可変減光フィルタと、
   前記第２方向に沿って配置され、前記複数の画素のそれぞれの前記第１領域及び前記第２領域の他の一部を含む前記第３領域とは異なる第４領域を覆い、透過率が変更可能な第４可変減光フィルタと、
   前記第１可変減光フィルタの透過率を少なくとも一部の光を遮断する第１透過率に設定した状態で、前記第１可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号、及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定した状態で、前記第２可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行するように構成される回路と
   を備え、
   前記回路は、前記第３可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定した状態で、前記第３可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号、及び前記第４可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定した状態で、前記第４可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行するようにさらに構成される、撮像装置。
2. 前記第１領域と前記第２領域とは同一の大きさである、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１領域は、前記複数の画素のそれぞれの全領域のうちの左側の半分の領域であり、
   前記第２領域は、前記複数の画素のそれぞれの全領域のうちの右側の半分の領域である、請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記回路は、前記合焦制御を実行した後、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率より高い第２透過率に設定した状態で、前記イメージセンサが有する前記複数の画素から出力される画像信号に基づく画像データを、前記イメージセンサから出力させるようにさらに構成される、請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記回路は、合焦指示を受けると、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定して、前記合焦制御を実行するようにさらに構成される、請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記回路は、撮像指示を受けると、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第２透過率に設定して、前記画像データを前記イメージセンサから出力させるようにさらに構成される、請求項５に記載の撮像装置。
7. シャッターボタンをさらに備え、
   前記回路は、
   前記シャッターボタンの第１状態を検出すると、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定して、前記合焦制御を実行し、
   前記シャッターボタンの前記第１状態とは異なる第２状態を検出すると、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第２透過率に設定して、前記イメージセンサから前記画像データを出力させるように構成される、請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記回路は、動画を撮像する場合、撮像タイミングを示す同期信号に同期させて、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率と前記第２透過率との間で切り替えるようにさらに構成される、請求項４に記載の撮像装置。
9. 前記回路は、
   前記同期信号に同期させた第１のタイミングで、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定して、前記合焦制御を実行し、
   前記同期信号に同期させた前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第２透過率に設定して、前記イメージセンサから前記画像データを出力させるようにさらに構成される、請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記回路は、
    前記同期信号の第１周期内の第１期間、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定した状態で、前記合焦制御を実行し、
    前記同期信号の前記第１周期内の前記第１期間に続く第２期間、前記第１可変減光フィルタ及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第２透過率に設定した状態で、前記イメージセンサから前記画像データを出力させるようにさらに構成される、請求項８に記載の撮像装置。
11. 請求項１から１０の何れか１つに記載の撮像装置を備えて移動する移動体。
12. 第１方向及び第２方向に沿って格子状に配列された複数の画素を有するイメージセンサと、前記第１方向に沿って配置され、前記複数の画素のそれぞれの第１領域の画素を覆い、透過率が変更可能な少なくとも１つの第１可変減光フィルタと、前記第１方向に沿って配置され、前記複数の画素のそれぞれの前記第１領域とは異なる第２領域を覆い、透過率が変更可能な第２可変減光フィルタと、前記第２方向に沿って配置され、前記複数の画素のそれぞれの前記第１領域及び前記第２領域の一部を含む第３領域を覆い、透過率が変更可能な第３可変減光フィルタと、前記第２方向に沿って配置され、前記複数の画素のそれぞれの前記第１領域及び前記第２領域の他の一部を含む前記第３領域とは異なる第４領域を覆い、透過率が変更可能な第４可変減光フィルタとを備える撮像装置を制御する制御方法であって、
    前記第１可変減光フィルタの透過率を少なくとも一部の光を遮断する第１透過率に設定した状態で、前記第１可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号、及び前記第２可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定した状態で、前記第２可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行する段階と、
    前記第３可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定した状態で、前記第３可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号、及び前記第４可変減光フィルタの透過率を前記第１透過率に設定した状態で、前記第４可変減光フィルタにより覆われている少なくとも１つの画素から出力される画像信号に基づいて、合焦制御を実行する段階とを備える、制御方法。

Images