JP6760486B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施の形態に係る撮像装置の一例である電子カメラ1(以下、カメラ1と称する)の構成例を示す図である。カメラ1は、カメラボディ2と交換レンズ3とにより構成される。交換レンズ3は、不図示のマウント部を介してカメラボディ2に着脱可能に装着される。カメラボディ2に交換レンズ3が装着されると、カメラボディ2側の接続部202と交換レンズ3側の接続部302とが接続され、カメラボディ2および交換レンズ3間の通信が可能となる。
周波数特性検出部213は、垂直方向の空間周波数の高周波成分が、水平方向の空間周波数の高周波成分よりも、所定量T1以上、即ち定められた量以上多い場合に、被写体像の空間周波数特性を第2の空間周波数特性として検出する。
周波数特性検出部213は、水平方向の空間周波数の高周波成分と垂直方向の空間周波数の高周波成分とが略等しい場合、即ち両方向の高周波成分の差が上記の所定量T1以内である場合に、被写体像の空間周波数特性を第3の空間周波数特性として検出する。
このように本実施の形態では、周波数特性検出部213は、被写体像の空間周波数特性が、第1、第2、第3の空間周波数特性のいずれに、属するかを検出する。
これにより、波長可変フィルタ72は、EC層61〜63の透過波長の組み合わせにより、W(白)、BK(黒)、R(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかの波長域の光を主に透過させることが可能となる。
このような図5(a)のR画素、G画素、及びB画素の水平重視の画素の色配列は、第2撮影モード時に、周波数特性検出部213によって第1の空間周波数特性が検出された場合に使用される。
このような図6(a)のR画素、G画素、及びB画素の垂直重視の画素の色配列は、第2撮影モード時に周波数特性検出部213によって第2の空間周波数特性が検出された場合に使用される。
(1)本実施の形態による撮像装置1では、フィルタ制御部214は、解析部22での被写体像の解析結果に基づいて、撮像部4(撮像素子4)の複数の画素10の波長可変フィルタ72の透過波長を制御し、画素の位置を制御する。このため、被写体に応じて撮像素子4の解像度を変更することができる。
(2)本実施の形態による撮像装置1では、制御部21は、受光部75(光電変換部75)により生成された電荷による画素信号に基づいて、波長可変フィルタ72の透過波長を制御し、画素の色配列を切り替える。このため、被写体に応じて撮像素子4の解像度を変更することができる。
図面を参照して、第2の実施の形態に係る撮像装置を説明する。第2の実施の形態の撮像装置は、同色の画素から構成される画素ブロックの大きさを変更すると共に、被写体像の空間周波数特性に基づき画素の色配列を変更する処理を行う。図8は、第2の実施の形態に係る撮像装置の一例であるカメラ1の構成例を示す図である。なお、図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。
領域変更部217は、例えば、画像を表示する外部の表示装置の表示画素数が撮像素子4の画素数とほぼ同等である場合は、画素ブロックが1つの画素10によって構成されるように画素ブロックの大きさを決定する。即ち、上述の第1の実施の形態は、画素ブロックが1画素によって構成される例である。
また、領域変更部217は、外部の表示装置の画素数が撮像素子4の画素数に比べて少ない場合は、画素ブロックが複数の画素(2画素×2画素など)によって構成されるように画素ブロックの大きさを決定する。
このようなベイヤー配列は、第1の実施の形態と同様に、第1撮影モード時に、被写体像の空間周波数特性に関係なく使用され、第2撮影モード時には、周波数特性検出部213によって第3の空間周波数特性が検出された場合に使用される。
このような図10(a)のR画素ブロック、G画素ブロック、及びB画素ブロックの水平重視配列は、第2撮影モード時に、周波数特性検出部213によって第1の空間周波数特性が検出された場合に使用される。
このような図11(a)のR画素ブロック、G画素ブロック、及びB画素ブロックの垂直重視配列は、第2撮影モード時に周波数特性検出部213によって第2の空間周波数特性が検出された場合に使用される。
図面を参照して、第3の実施の形態に係る撮像装置を説明する。第3の実施の形態と第2の実施の形態との主な相違は、以下の通りである。第2の実施の形態の場合の水平重視配列では、図10(a)に示したように、行方向におけるR画素ブロックの間隔2d、G画素ブロックの間隔2d、およびB画素ブロックの間隔2dは互いに同一である。同様に、列方向におけるR画素ブロックの間隔6d、G画素ブロックの間隔6d、およびB画素ブロックの間隔6dも、互いに同一である。また、第2の実施の形態の場合の垂直重視配列でも、図11(a)に示したように、列方向におけるR画素ブロックの間隔2d、G画素ブロックの間隔2d、およびB画素ブロックの間隔2dも互いに同一である。同様に、行方向におけるR画素ブロックの間隔6d、G画素ブロックの間隔6d、およびB画素ブロックの間隔6dも、互いに同一である。
第3の実施の形態の場合の水平重視配列および垂直重視配列では、G画素ブロック同士の間隔と、R画素ブロック同士の間隔およびB画素ブロック同士の間隔とが異なっている。その他の構成は、第2の実施の形態と同一である。
このような図12(a)のR画素ブロック、G画素ブロック、及びB画素ブロックの水平重視配列は、第2撮影モード時に、周波数特性検出部213によって第1の空間周波数特性が検出された場合に使用される。
このような図13(a)のR画素ブロック、G画素ブロック、及びB画素ブロックの垂直重視配列は、第2撮影モード時に周波数特性検出部213によって第2の空間周波数特性が検出された場合に使用される。
上述した第1の実施の形態では、ベイヤー配列から水平重視配列または垂直重視配列に切り替える場合に、R画素10、G画素10、およびB画素10の各々について、水平方向と垂直方向との間隔を変更する例について説明した。しかし、RGB画素のうちの一種の画素(例えばG画素)については、上述のように水平方向と垂直方向との間隔を変更するが、他の画素(R画素、B画素)については、間隔を変更せずに水平方向および垂直方向で同一間隔にしてもよい。例えばG画素のみの間隔変更は、周波数特性検出部213が、G成分(G色)に関する空間周波数の高周波成分が水平方向と垂直方向とで大きく相違しているが、R成分(R色)及びB成分(B色)に関する空間周波数の高周波成分が水平方向と垂直方向とでほぼ同等であると判定した場合などに、有効である。
撮像素子4全体の波長可変フィルタ72を同一に制御するのではなく、被写体の部分だけを適宜解像度(分解能)が良好になるように制御してもよい。例えば、公知の被写体認識技術等を用いて特定の被写体を検出した場合に、特定の被写体の部分に対応する波長可変フィルタ72のみ制御してもよい。
水平重視配列の場合の画素間または画素ブロック間の間隔は、上述した間隔に限らず、(水平方向の間隔)<(垂直方向の間隔)の条件下で、水平方向間隔と垂直方向間隔とを変更してもよい。同様に、垂直重視配列の場合の画素間または画素ブロック間の間隔は、上述した間隔に限らず、(水平方向の間隔)>(垂直方向の間隔)の条件下で、水平方向間隔と垂直方向間隔とを変更してもよい。
撮像素子4とは別のセンサ(例えば、AFのために必要な処理を行うセンサ、露光量決定用のセンサ等)からの信号を用いて、被写体像の解析(例えば空間周波数成分の検出)を行うようにしてもよい。この場合には、図1の撮像光学系(結像光学系)31が撮像素子4の撮像面に結像する被写体像と同等の被写体像を上記の別のセンサによって撮像し、この別のセンサの画素信号に基づき、解析部22によって被写体像を解析する。例えば、解析部22の周波数特性検出部213が、この別のセンサの画素信号に基づき、被写体像の空間周波数特性を検出する。なお、別のセンサに配置される画素は、上述した実施の形態と同様の高周波成分を検出するために、撮像素子4の画素と同等の間隔で配置されることが望ましい。
上述した実施の形態では、周波数特性検出部213の検出結果に基づき、画素の色配列を、ベイヤー配列から水平重視配列又は垂直重視配列に切り替える例について説明した。その代わりに、周波数特性検出部213の検出結果に基づき、画素の色配列を、ベイヤー配列から水平重視配列と垂直重視配列との一方に切り替えるようにしてもよい。例えば、ベイヤー配列から水平重視配列のみに切り替える場合には、周波数特性検出部213が被写体像の水平方向の空間周波数の高周波成分を算出して、その高周波成分が所定の値以上になったら、水平重視配列に切り替える。ベイヤー配列から水平重視配列のみに切り替える場合には、水平方向の高周波成分が垂直方向の高周波成分よりも多い(大きい)場合に、水平重視配列に切り替えるようにしてもよい。
画素の色配列を、垂直重視配列から水平重視配列に切り替えるようにしてもよい。この場合には、例えば、水平方向の高周波成分が垂直方向の高周波成分よりも所定量以上多い場合に、垂直重視配列から水平重視配列に切り替える。なお、水平方向の高周波成分が垂直方向の高周波成分よりも多い場合に水平重視配列に切り替えるようにしてもよい。
上述した実施の形態では、周波数特性検出部213は、レリーズボタンの半押し操作に応じて空間周波数特性を検出する例について説明した。しかし、周波数特性検出部213は、レリーズボタンの全押し操作に応じて、空間周波数特性を検出するようにしても良い。
上述した実施の形態では、周波数特性検出部213は、垂直方向の空間周波数の高周波成分が、水平方向の空間周波数の高周波成分よりも、所定量T1以上多い場合に、被写体像の空間周波数特性を第2の空間周波数特性として検出する例について説明した。しかし、周波数特性検出部213は、垂直方向の空間周波数の高周波成分が、水平方向の空間周波数の高周波成分よりも、所定値T1とは異なる所定量T2以上多い場合に、被写体像の空間周波数特性を第2の空間周波数特性として検出するようにしてもよい。
上述した実施の形態では、図7のフローチャートを用いて静止画撮影を行う場合の例について説明した。しかし、動画撮影を行う場合についても、この撮像装置を適用することができる。この場合には、動画撮影中の水平重視配列又は垂直重視配列の撮像素子では、水平方向及び垂直方向の空間周波数の高周波成分を検出することは難しいので、上述の変形例3に説明した、撮像素子4とは別のセンサによって、空間周波数成分の検出を行うようにすることが望ましい。
上述した実施の形態では、焦点検出部212は、撮像素子4からの信号に基づいてコントラストAFに必要な処理を行う例について説明した。しかし、焦点検出部212は、撮像素子4に設けた焦点検出用画素の画素信号に基づいて、位相差AFに必要な処理を行う焦点検出部であってもよい。この場合には、上述のステップS120において、焦点検出部212は、フィルタ制御部214が画素の色配列をベイヤー配列に制御している状態における焦点検出用画素からの画素信号に基づいて、位相差AFに必要な処理を行う。更には、撮像光学系31の光路から分岐された光路に撮像素子4とは別の焦点検出用センサを設けて、この焦点検出用センサにおいて位相差AFに必要な処理を行うようにしてもよい。
上述した実施の形態では、波長可変フィルタ72は、R(赤)を発色するEC層、G(緑)を発色するEC層、およびB(青)を発色するEC層の3つのフィルタにより構成される例について説明した。しかし、波長可変フィルタ72は、Mg(マゼンタ)を発色するEC層、Ye(イエロー)を発色するEC層、およびCy(シアン)を発色するEC層の3つのフィルタにより構成するようにしてもよい。この場合、波長可変フィルタ72は、3つのEC層の透過波長の組み合わせにより、Mg、Ye、Cy、W、BK、R、G、Bのいずれかの波長域の光を主に透過させることが可能となる。また、波長可変フィルタ72には液晶を用いた波長可変フィルタを用いるようにしてもよい。
上述した実施の形態では、光電変換部としてフォトダイオードを用いる例について説明した。しかし、光電変換部として光電変換膜を用いるようにしてもよい。
上述した実施の形態では、撮像素子4は、裏面照射型の構成とする例について説明した。しかし、撮像素子4を、光が入射する入射面側に配線層110を設ける表面照射型の構成としてもよい。
上述の実施の形態および変形例で説明した撮像素子および撮像装置は、カメラ、スマートフォン、タブレット、PCに内蔵のカメラ、車載カメラ、無人航空機(ドローン、ラジコン機等)に搭載されるカメラ等に適用されてもよい。
日本国特許出願2017年第60527号(2017年3月27日出願)
Claims (15)
- 透過させる光の波長を第1の波長と第2の波長とで変更可能なフィルタと、前記フィルタを透過した光を受光する受光部とを有する複数の画素が配置され、光学系による像を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された像を解析する解析部と、
前記解析部での解析結果に基づいて、前記フィルタで透過させる光の波長を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、第1の方向と第2の方向とで解像度を変えるように前記第1の波長の光を受光する画素と前記第2の波長の光を受光する画素の位置を制御する撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記フィルタは、前記第1の波長の光を透過させる第1状態と前記第2の波長の光を透過させる第2状態とを変更可能であり、
前記撮像部は、前記フィルタを透過した光を受光して生成した信号を出力し、
前記制御部は、前記撮像部から出力された前記信号に基づいて、前記フィルタを前記第1状態又は前記第2状態に制御する撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記信号から生成される画像に基づいて、前記フィルタを前記第1状態又は前記第2状態に制御する撮像装置。 - 請求項2または請求項3に記載の撮像装置において、
前記信号から生成される像の第1の方向における第1の空間周波数成分、及び前記第1の方向と異なる第2の方向における第2の空間周波数成分を検出する検出部を有し、
前記制御部は、検出した前記第1及び第2の空間周波数成分に基づいて、前記フィルタを前記第1状態又は前記第2状態に制御する撮像装置。 - 請求項4に記載の撮像装置において、
前記第1及び第2の空間周波数成分は、前記像の空間周波数成分のうちの高周波成分である撮像装置。 - 請求項4または請求項5に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1の空間周波数成分が前記第2の空間周波数成分よりも多い場合は、前記第1の方向における前記第1状態のフィルタの間隔を、前記第2の方向における前記第1状態のフィルタの間隔よりも小さくする撮像装置。 - 請求項4から請求項6までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第2の空間周波数成分が前記第1の空間周波数成分よりも多い場合には、前記第2の方向における前記第1状態のフィルタの間隔を、前記第1の方向における前記第1状態のフィルタの間隔よりも小さくする撮像装置。 - 請求項4から請求項7までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1の空間周波数成分が前記第2の空間周波数成分よりも多い場合は、前記第1の方向における前記第2状態のフィルタの間隔を、前記第2の方向における前記第2状態のフィルタの間隔よりも小さくし、前記第2の空間周波数成分が前記第1の空間周波数成分よりも多い場合には、前記第2の方向における前記第2状態のフィルタの間隔を、前記第1の方向における前記第2状態のフィルタの間隔よりも小さくする撮像装置。 - 請求項4から請求項8までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記フィルタは、第3の波長の光を透過させる第3状態を有し、
前記制御部は、前記フィルタを前記第1状態と前記第2状態と前記第3状態とのいずれかに制御し、
前記制御部は、前記第1の空間周波数成分が前記第2の空間周波数成分よりも多い場合は、前記第1の方向における前記第3状態のフィルタの間隔を、前記第2の方向における前記第3状態のフィルタの間隔よりも小さくし、前記第2の空間周波数成分が前記第1の空間周波数成分よりも多い場合には、前記第2の方向における前記第3状態のフィルタの間隔を、前記第1の方向における前記第3状態のフィルタの間隔よりも小さくする撮像装置。 - 請求項9に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1の方向及び前記第2の方向における、前記第1状態のフィルタの間隔を同一とし、前記第2状態のフィルタの間隔を同一とし、前記第3状態のフィルタの間隔を同一とする第1の制御を有し、
前記制御部は、前記第1の方向における、前記第1状態のフィルタの間隔、前記第2状態のフィルタの間隔、及び前記第3状態のフィルタの間隔を、前記第2の方向における、前記第1状態のフィルタの間隔、前記第2状態のフィルタの間隔、及び前記第3状態のフィルタの間隔よりもそれぞれ小さくする第2の制御を有し、
前記制御部は、前記第2の方向における、前記第1状態のフィルタの間隔、前記第2状態のフィルタの間隔、及び前記第3状態のフィルタの間隔を、前記第1の方向における前記第1状態のフィルタの間隔、前記第2状態のフィルタの間隔、及び前記第3状態のフィルタの間隔よりもそれぞれ小さくする第3の制御を有する撮像装置。 - 請求項10に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1の空間周波数成分と前記第2の空間周波数成分との差が定められた量よりも小さい場合には、前記第1の制御で前記フィルタを制御し、
前記制御部は、前記第1の空間周波数成分が前記第2の空間周波数成分よりも、定められた量以上多い場合は、前記第2の制御で前記フィルタを制御し、
前記制御部は、前記第2の空間周波数成分が前記第1の空間周波数成分よりも、定められた量以上多い場合は、前記第3の制御で前記フィルタを制御する撮像装置。 - 請求項4から請求項8までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記制御部は、複数の前記第1状態の前記フィルタからなる第1のフィルタ群と、複数の前記第2状態の前記フィルタからなる第2のフィルタ群とを生成し、
前記制御部は、前記第1の空間周波数成分が前記第2の空間周波数成分よりも多い場合は、第1の方向における前記第1のフィルタ群の間隔を、第2の方向における前記第1のフィルタ群の間隔よりも小さくし、前記第2の空間周波数成分が前記第1の空間周波数成分よりも多い場合は、前記第2の方向における前記第1のフィルタ群の間隔を、前記第1の方向における前記第1のフィルタ群の間隔よりも小さくする撮像装置。 - 請求項12に記載の撮像装置において、
前記フィルタは、第3の波長の光を透過させる第3状態を有し、
前記制御部は、複数の前記第3状態の前記フィルタからなる第3のフィルタ群を生成し、
前記制御部は、前記フィルタを前記第1状態と前記第2状態と前記第3状態とのいずれかに制御し、
前記制御部は、前記第1の空間周波数成分が前記第2の空間周波数成分よりも多い場合は、前記第1の方向における前記第2のフィルタ群の間隔及び前記第3のフィルタ群の間隔を、前記第2の方向における前記第2のフィルタ群の間隔及び前記第3のフィルタ群の間隔よりもそれぞれ小さくし、前記第2の空間周波数成分が前記第1の空間周波数成分よりも多い場合は、前記第2の方向における前記第2のフィルタ群の間隔及び前記第3のフィルタ群の間隔を、前記第1の方向における前記第2のフィルタ群の間隔及び前記第3のフィルタ群の間隔よりもそれぞれ小さくする撮像装置。 - 請求項13に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1の方向及び第2の方向における、前記第1のフィルタ群の間隔を同一とし、前記第2のフィルタ群の間隔を同一とし、前記第3のフィルタ群の間隔を同一とする第1の制御を有し、
前記制御部は、前記第1の方向における、前記第1のフィルタ群の間隔、前記第2のフィルタ群の間隔、及び前記第3のフィルタ群の間隔を、前記第2の方向における、前記第1のフィルタ群の間隔、前記第2のフィルタ群の間隔、及び前記第3のフィルタ群の間隔よりもそれぞれ小さくする第2の制御を有し、
前記制御部は、前記第2の方向における、前記第1のフィルタ群の間隔、前記第2のフィルタ群の間隔、及び前記第3のフィルタ群の間隔を、前記第1の方向における前記第1のフィルタ群の間隔、前記第2のフィルタ群の間隔、及び前記第3のフィルタ群の間隔よりもそれぞれ小さくする第3の制御を有する撮像装置。 - 請求項14に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1の空間周波数成分と前記第2の空間周波数成分との差が定められた量よりも小さい場合には、前記第1の制御で前記フィルタを制御し、
前記制御部は、前記第1の空間周波数成分が前記第2の空間周波数成分よりも、定められた量以上多い場合は、前記第2の制御で前記フィルタを制御し、
前記制御部は、前記第2の空間周波数成分が前記第1の空間周波数成分よりも、定められた量以上多い場合は、前記第3の制御で前記フィルタを制御する撮像装置。
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