JP7210185B2 - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォーカレンズを有するレンズ装置を装着可能な撮像装置における、フォーカスレンズの焦点距離の変化に伴う像倍率の変動の補正に関するものである。

デジタルカメラなどの撮像装置における、レンズ光学系全体の焦点距離（以下、実焦点距離とも称する）は、ズームレンズだけでなく、フォーカスレンズの焦点位置によって変化する。このとき、実焦点距離の変化はインナーフォーカスレンズにおいて顕著であることが知られている。そのため、オートフォーカス（以下ＡＦと記す）により焦点調整が行われると、画角変動が発生してしまう課題が従来から存在している。

この課題は、特に、動画撮影時の動画品質低下は比較的顕著である。例えば、大ボケ状態からのＡＦではフォーカス駆動速度を早く設定したいが、早くするにしたがって画角変動はかえって目立ってしまう。さらに、顔などのローコントラストな被写体では、ＡＦ評価値が不安定で合焦位置の探索動作期間が長くなる。さらに、被写体距離が変化した場合は、合焦状態を維持するためにフォーカス駆動をさせる。このときフォーカス駆動範囲を被写界深度内で動作させれば焦点位置変化は目立たないものの、画角変動は目立ってしまい、動画品質を低下させてしまう。

そこで、動画品質低下を解決するために、画角変動を画像補正する提案や、画角変動を目立たせないようにフォーカスレンズ駆動速度を制限するが提案されている。

特許文献１では、レンズ一体型カメラにおいて、フォーカスレンズの各焦点位置で撮像され生成された各画像の画角が一定に保たれるように焦点位置ごとの変倍率に基づいて前記各画像のサイズを変換することを特徴とする撮像装置が提案されている。

また、特許文献２では、交換式のレンズ装置とカメラとのシステムにおいて、フォーカスレンズの単位移動量に対する像の倍率変動値をカメラに送信し、倍率変動値が所定値以上の場合にウォブリング動作を行わないことを特徴とする撮像装置が提案されている。

特許第５０１３７０５号公報 特開２０１６－１３６２７号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、レンズ一体型カメラにおいてのみ実施可能であり、光学系の異なる様々なレンズ装置がカメラに対して装着される場合を考慮していない。

また、上述の特許文献２に開示された従来技術では、画角変動が目立たないようにフォーカスレンズ駆動を制限しているだけであり、画角変動が無くなることはなく、さらには、ＡＦのフォーカスレンズ駆動速度を低下させてしまう。加えて、フォーカスレンズの単位移動量に対する像の倍率変動値では、フォーカスレンズ位置で取りうる最大実焦点距離および、現在のフォーカスレンズ位置による実焦点距離がわからないため、画角変動を撮像装置で補正することは不可能である。

そこで、本発明は、フォーカスレンズの焦点距離の変化に伴う像倍率の変動を考慮した動画品質を改善が可能である撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、フォーカスレンズを有するレンズ装置を装着することができる撮像装置であって、前記レンズ装置を介して受光した光を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力される画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、前記撮像素子から出力される画像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点検出部と、前記焦点検出部によって検出された焦点状態に基づいて、被写体の像面速度、前記フォーカスレンズの駆動方向を算出する第１の算出部と、前記第１の算出部による算出の結果によって前記フォーカルレンズの駆動を制御する制御部と、前記レンズ装置から、前記フォーカスレンズの駆動可能な範囲で取りうる最大の焦点距離に対する、前記フォーカスレンズの現在位置における焦点距離の変動率に対応する情報を受信するレンズ通信制御部と、
過去の前記情報を用いて、前記撮像素子で露光する時点の前記画像の画角補正倍率を算出する第２の算出部と、前記画角補正倍率に基づいて前記画像の画角を変更するリサイザと、を有するよう構成したことを特徴とする。

本発明によれば、フォーカスレンズ駆動による実焦点距離変動にともなう画角変動量を算出可能な実焦点距離変動率情報をレンズ装置から撮像装置へ送信できる。それにより、撮影画像に対してフォーカスレンズ駆動による画角変動が補正可能となる、フォーカス像倍率変動補正機能を搭載した交換式カメラ－レンズシステムの実現が可能になる。

実施例１における、交換式カメラ－レンズシステムを示すブロック図 実施例１における、交換式カメラ－レンズシステムの、動画撮影処理のフローを説明するフローチャート 実施例１における、交換式カメラ－レンズシステムの、フォーカス像倍率変動補正処理の効果例を説明するイメージ図 実施例１における、撮像装置およびレンズ装置の、フォーカス像倍率変動補正処理タイミングを説明するチャート 実施例１における、実焦点距離変動率情報テーブルを説明する表 実施例２における、交換式カメラ－レンズシステムの、動画撮影処理のフローを説明するフローチャート 実施例２における、撮像装置の補正処理の説明するフローチャート 実施例２における、撮像装置およびレンズ装置の、フォーカス像倍率変動補正処理およびフォーカスレンズ駆動レンズ通信のタイミングを説明するチャート 実施例３における、交換式カメラ－レンズシステムの、動画撮影処理のフローを説明するフローチャート 実施例３における、撮像装置の実焦点距離変動率情報追加取得処理のフローを説明するフローチャート 実施例３における、撮像装置およびレンズ装置の、実焦点距離変動率情報追加取得レンズ通信のタイミングを説明するチャート

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施例１に記載される通りである。

本発明の実施例１は、フォーカスレンズの焦点距離の変化に伴う像倍率（画角）の変動の補正（以下、フォーカス像倍率変動とも称する）の補正機能を搭載した交換式カメラ－レンズシステムを目的とした実施例である。このとき、フォーカスレンズ駆動はいわゆる撮像面位相差ＡＦ方式による焦点検出結果に基づくことを想定しているが、その限りではない。例えば、コントラストＡＦでもよいし、マニュアルフォーカスでもよい。

図１は、本発明の実施形態に係る、交換式カメラ－レンズシステムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の撮像装置１００には、レンズマウント部１８０を介してレンズ装置１５０が着脱可能に装着されている。撮像装置１００に装着可能なレンズ装置１５０内には、フォーカスレンズ１５１、ズームレンズ１５２、絞り１５３、防振制御レンズ１５４を備えて構成される撮影光学系が含まれている。なお、図１では１枚のレンズが図示されているが、複数枚のレンズから構成されるレンズ群でもよい。撮影光学系を介して入射した光線が撮像素子１０２に導かれ、撮像素子１０２に光学像として結像する。

次に撮像装置１００内の構成について説明する。

１０１はシャッターである。

１０２は撮像素子である。撮像素子１０２は、例えばＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーなどが用いられ、フォーカスレンズ１５１を含む撮影レンズによって結像された被写体像を受光し、電気信号に光電変換する。撮像素子１０２は、複数の焦点検出画素を有していてもよい。

１０３は画像生成部である。画像生成部１０３は撮像素子１０２のアナログ出力信号をデジタル信号に変換して画像を生成する。生成された画像は、メモリ制御部１０５、画像処理部１４０へ入力される。

１０４はタイミング発生部である。タイミング発生部１０４は、撮像素子１０２、画像生成部１０３、メモリ制御部１０５、システム制御部１３０および画像処理部１４０にクロック信号および同期信号を供給する。

１０５はメモリ制御部である。メモリ制御部１０５は、画像生成部１０３、タイミング発生部１０４、画像表示部１０６、メモリ１０７、記録部１０８および画像処理部１４０を制御する。画像生成部１０３からの出力データが画像処理部１４０およびメモリ制御部１０５を介して、メモリ１０７および記録部１０８に書き込まれる。

１０６は画像表示部である。画像表示部１０６は、ＬＣＤなどを用いて構成される。電子ビューファインダー（ＥＶＦ）の場合は、不図示の外部表示装置や撮像素子１０２を用いて撮像した画像データを逐次表示し、ＥＶＦ機能を実現する。画像再生時は、メモリ１０７および記録部１０８に記録された画像を表示する。

１０７はメモリである。メモリ１０７は、撮影した静止画像や動画像を格納し、かつ、システム制御部１３０の作業領域としても使用する。

１０８は記録部である。記録部１０８は、撮像装置１００の内部もしくは撮像装置１００より取り外しが可能な不揮発性メモリで構成され、撮影した静止画像や動画像を格納する。

１１０はシャッター制御部である。シャッター制御部１１０は、システム制御部１３０からの制御信号に基づいて、ミラー制御部１１１と連携しながら、シャッター１０１を制御する。

１１１はミラー制御部である。ミラー制御部１１１は、システム制御部１３０からの制御信号に基づいて、主ミラー１１２を制御する。

１１２は主ミラーである。主ミラー１１２は、撮影レンズから入射した光束をファインダー側と撮像素子側とに切替える。主ミラー１１２は、常時はファインダー部へと光束を導くよう反射させるように配されているが、撮影が行われる場合には、撮像素子１０２へと光束を導くように上方に跳ね上がり光束中から待避する。また主ミラー１１２はその中央部が光の一部を透過できるようにハーフミラーとなっており、光束の一部を、焦点検出を行うための不図示の焦点検出センサーに入射するように透過してもよい。

１１３はペンタプリズムである。ペンタプリズム１１３は、撮影レンズ１より入射した光束を光学ファインダー１１４へ導く。

１１４は光学ファインダーである。光学ファインダー１１４は、不図示のピント板、合いピースレンズなどによって構成される。

１１５はスイッチ１（以後ＳＷ１）である。ＳＷ１は、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理などの動作開始をシステム制御部１３０へ指示する。

１１６はスイッチ２（以後ＳＷ２）である。ＳＷ２は、露光開始をシステム制御部１３０へ指示する。露光開始指示を受けたシステム制御部１３０は、撮像素子１０２、メモリ制御部１０５、シャッター制御部１１０、ミラー制御部１１１およびＩ／Ｆ１２０を介してレンズ装置１５０を制御して、記録部１０８に画像データを記録する処理を実施する。

１１７はカメラ操作部である。カメラ操作部１１７は、各種ボタンやタッチパネル、電源オンオフボタンなどから構成され、ユーザー操作により受け付けた指示をシステム制御部１３０に出力する。カメラ操作部１１７でのユーザー操作に従い、システム制御部１３０は撮像装置１００に搭載された各種機能、例えばＡＦモード、ＡＥモードといった動作モードの切り替えなどを実施する。

１１８はカメラ電源制御部である。カメラ電源制御部１１８は、外部電池や内蔵電池の管理を行う。電池が取り外された場合や電池残量がなくなった場合、カメラ電源制御部１１８は、カメラ制御の緊急遮断処理を行う。このとき、システム制御部１３０はレンズ装置１５０に供給する電源を遮断する。

１２０はインターフェース（以後Ｉ／Ｆ）である。Ｉ／Ｆ１２０は、コネクタ１９０を介して、撮像装置１００内のシステム制御部１３０とレンズ装置１５０内のレンズ制御部１６０との間で電気信号を用いた通信を実施することで、レンズ装置１５０の情報や制御命令などを送受信する。

１３０はシステム制御部である。システム制御部１３０は、ＳＷ１、ＳＷ２、メモリ制御部１０５およびカメラ操作部１１７などからの入力に応じて、対応する構成を制御する。例えば、撮像素子１０２、メモリ制御部１０５、シャッター制御部１１０、ミラー制御部１１１、Ｉ／Ｆ１２０を介してレンズ装置１５０などを制御することで、カメラ全体を制御する。

１３２はＡＥ制御部である。ＡＥ制御部１３２は、システム制御部１３０内に搭載されており、撮像装置１００の自動露出（ＡＥ）処理を司る。ＡＥ処理ではＡＥモードに従い、Ｉ／Ｆ１２０を介してレンズ装置１５０から得られる開放Ｆ値や焦点距離などのレンズ情報、入力されるＡＥ評価値などから、ＡＥ制御量（絞り制御量、シャッター制御量、露光感度など）を演算する。絞り制御量は、レンズ通信制御部１３３およびＩ／Ｆ１２０を介してレンズ装置１５０に入力される。シャッター制御量はシャッター制御部１１０に入力され、露光感度は撮像素子１０２に入力される。例えばファインダー撮影モードの場合は、被写体の光学像を主ミラー１１２およびペンタプリズム１１３を介して、不図示の明るさ判定部に入射させて得られるＡＥ評価値からＡＥ制御量を演算する。ライブビュー撮影モードの場合は、画像処理部１４０にて演算されるＡＥ評価値からＡＥ制御量を演算する。また評価測光モード、平均測光モード、顔検出測光モードなどの測光モードに従い、評価値を演算するＡＥ枠位置および重み付け量を切り替える。

１３３はレンズ通信制御部である。レンズ通信制御部１３３は、システム制御部１３０内に搭載されており、撮像装置１００とレンズ装置１５０との通信処理を司る。Ｉ／Ｆ１２０を介してレンズ装置１５０が装着されたことを検知すると、撮像装置１００とレンズ装置１５０は通信を開始し、任意のタイミングでレンズ情報を受信するとともに、カメラ情報、駆動命令などを送信する。例えばファインダー撮影モードの場合は、システム制御部１３０の制御によって、任意のタイミングでレンズ装置１５０への通信を行う。このとき、ライブビュー撮影モードの場合、任意のタイミング以外にも、タイミング発生部１０４より出力された撮像同期信号に基づいたタイミングで通信してもよい。撮像同期信号に基づいたタイミングで通信を行う場合は、タイミング発生部１０４から撮像同期信号が入力されると、レンズ情報（フォーカスレンズ位置、フォーカスレンズ状態、絞り状態、焦点距離など）をまとめて受信する。

１３４は像倍率変動補正制御部であり、第２の算出部の一例である。像倍率変動補正制御部１３４は、レンズ装置１５０内のフォーカスレンズ１５１の駆動可能な範囲で取りうる最大の焦点距離に対して、フォーカスレンズ１５１の現在位置における焦点距離変動率を含む、焦点距離変動率情報をＩ／Ｆ１２０を通して受信する。受信した複数の焦点距離変動率情報に基づいて、画角補正倍率を算出し、画像処理部１４０内のリサイザ１４１に画角補正倍率を設定する。

１３５は焦点検出部である。焦点検出部１３５は、システム制御部１３０内に搭載されており、センサーより出力される信号に基づき焦点状態を算出する。例えば、位相差ＡＦ方式の場合は、被写体の光学像を主ミラー１１２および不図示の焦点検出用サブミラーを介して不図示の位相差ＡＦセンサーに入射させて得られる像信号に基づいて焦点状態（デフォーカス量）を算出する。撮像面位相差ＡＦ方式の場合は、撮像素子１０２に埋め込まれた複数の焦点検出画素より出力に基づいて、視差を有する一対の像信号を取得する。そして、当該一対の像信号に基づいて位相差方式の焦点検出を行うことで、焦点状態（デフォーカス量）を算出する。コントラストＡＦ方式の場合は、画像処理部１４０にて演算されるコントラストＡＦ評価値を焦点状態として算出する。

１３６は焦点調節部であり、第１の算出部の一例でもある。焦点調節部１３６は、システム制御部１３０内に搭載されている。焦点調節部１３６は、焦点検出部１３５によって算出された焦点状態、Ｉ／Ｆ１２０を介してレンズ装置１５０から得られるフォーカス位置や焦点距離などのレンズ情報に基づいて、被写体の像面位置、像面速度およびフォーカスレンズ駆動量を演算する。

１４０は画像処理部である。画像処理部１４０は、画像生成部１０３からのデジタル画像信号あるいはメモリ制御部１０５からのデータに対して、所定の画素補完処理や色変換処理を行い、画像データの生成を行う。また画像処理部１４０は、デジタル画像信号を用いて所定の演算処理を行う。

１４１はリサイザである。リサイザ１４１は、像倍率変動補正制御部１３４により設定された画角補正倍率に従って、画像生成部１０３からのデジタル画像信号あるいはメモリ制御部１０５からのデータに対して、画角の変更を行う。画角の変更の一つの方法として、画角補正倍率に従って、画像生成部１０３からのデジタル画像信号の一部あるいはメモリ制御部１０５からのデータの一部を切り出すことで実施する。

次にレンズ装置１５０内の構成について説明する。

１５１はフォーカスレンズである。フォーカスレンズ１５１は、光軸方向に移動して撮像光学系のピントを変化させる。

１５２はズームレンズである。ズームレンズ１５２は、光軸方向に移動して撮像光学系の焦点距離を変化させる。

１５３は絞りである。絞り１５３は、その開口径（絞り値）が可変であり，開口径に応じて光量を変化させる。

１５４は防振制御レンズである。防振制御レンズ１５４は、光軸方向に対して直交する方向に移動させることで、手振れ等のカメラ振れによる像振れを低減する。

１５５はフォーカス制御部である。フォーカス制御部１５５は、レンズ制御部１６０もしくはレンズ操作部１６１より制御され、フォーカスレンズ１５１を駆動させる。またフォーカスレンズ１５１の位置などのフォーカス情報をレンズ制御部１６０へ出力する。

１５６はズーム制御部である。ズーム制御部１５６は、レンズ制御部１６０もしくはレンズ操作部１６１より制御され、ズームレンズ１５２を駆動させる。また焦点距離などのズーム情報をレンズ制御部１６０へ出力する。

１５７は絞り制御部である。絞り制御部１５７は、レンズ制御部１６０もしくはレンズ操作部１６１から制御され、絞り１５３を駆動させる。また、絞り値などの絞り情報をレンズ制御部１６０へ出力する。

１５８は角速度検出部である。角速度検出部１５８は、レンズ制御部１６０から制御され、レンズの角速度（Ｙａｗ、Ｐｉｔｃｈ）を検出し、レンズ制御部１６０へ出力する。

１５９は防振制御部である。防振制御部１５９は、レンズ制御部１６０から制御され、防振制御レンズ１５４を駆動させる。また防振可能範囲などの防振情報をレンズ制御部１６０へ出力する。

１６０はレンズ制御部である。レンズ制御部１６０は、レンズ操作部１６１もしくはＩ／Ｆ１７０からの入力に従い、フォーカス制御部１５５、ズーム制御部１５６、絞り制御部１５７、角速度検出部１５８および防振制御部１５９などを制御することで、レンズ全体を制御する。また各制御部や検出部などから入力された情報を、Ｉ／Ｆ１７０で受信したレンズ情報取得命令に従って、Ｉ／Ｆ１７０を介して撮像装置１００へ送信する。さらにレンズ制御部１６０は、フォーカス制御部１５５およびズーム制御部１５６より出力されたフォーカス情報およびズーム情報を用いて、フォーカスレンズ１５１の駆動可能な範囲で取りうる最大の焦点距離の演算を行う。また、フォーカスレンズ１５１の現在位置における焦点距離変動率の演算を行う。その演算結果はＩ／Ｆ１７０を介して撮像装置１００へ送信する。このとき撮像装置１００からの要求に基づき、その応答として最大焦点距離および焦点距離変動率の演算結果を送信してもよい。

１６１はレンズ操作部である。レンズ操作部１６１は、フォーカス操作リング、ズーム操作リング、ＡＦ／ＭＦスイッチ、ＩＳオンオフスイッチなどからなり、ユーザー操作により受け付けた指示をレンズ制御部１６０に出力する。レンズ制御部１６０は、レンズ操作部１６１より入力された指示に基づき、Ｉ／Ｆ１７０を介してユーザー操作内容を撮像装置１００へ送信する。撮像装置１００内にあるシステム制御部１３０は、Ｉ／Ｆ１２０を介してユーザー操作内容を受信し、レンズ装置１５０に搭載された各種機能についての動作モードの切り替えを実施する。

１７０はＩ／Ｆである。Ｉ／Ｆ１７０は、コネクタ１９０を介して、撮像装置１００内のシステム制御部１３０とレンズ装置１５０内のレンズ制御部１６０との間で電気通信を用いた通信を実施することで、レンズ装置１５０の情報や制御命令などを送受信する。

次に、図２のフローチャートを参照して、本実施形態における、撮像装置１００とレンズ装置１５０のフォーカス像倍率変動補正処理の動作について説明する。動画撮影開始処理は、撮像装置１００による動画撮影が開始されたときの処理である。

Ｓ２０１では、システム制御部１３０は、Ｉ／Ｆ１２０を介してレンズ装置１５０からレンズ光学情報を取得し、Ｓ２０２へと遷移する。レンズ光学情報とは、焦点距離や絞りや手振れ補正機能の有無などといった、レンズ性能や機能に関する情報を含んでいる。また、実焦点距離変動率情報（後述）を取得することもある。

Ｓ２０２では、システム制御部１３０は、焦点検出部１３５、焦点調節部１３６およびＡＥ制御部１３２を制御することで、ＡＦ処理およびＡＥ処理などの補正処理を実施して、Ｓ２０３へと遷移する。ＡＦ処理およびＡＥ処理は、前述のレンズ光学情報および、必要に応じてレンズ装置１５０から取得するレンズ情報に基づいて、レンズ制御量を算出し、レンズ装置１５０に対して制御指示通信を実施する。またＡＦ処理では被写体の像面速度を算出する。本実施例におけるＡＦ処理は撮像面位相差ＡＦ方式を想定しているが、その限りではない。

Ｓ２０３では、システム制御部１３０は、画像データを取得するための画像撮影処理を実施して、Ｓ２０４へと遷移する。画像データは、撮像素子１０２および画像生成部１０３を介して取得され、画像処理部１４０およびメモリ制御部１０５を介してメモリ１０７に記録される。

Ｓ２０４では、システム制御部１３０は、フォーカス像倍率変動補正モードか否かを判定する。フォーカス像倍率変動補正モードの場合はＳ２０５へ遷移し、そうでなければＳ２０７へと遷移する。

Ｓ２０５では、システム制御部１３０は、Ｉ／Ｆ１２０を介してレンズ装置１５０から実焦点距離変動率情報を取得し、Ｓ２０６へと遷移する。実焦点距離変動率情報は、フォーカスレンズ１５１の駆動可能な範囲で取りうる最大の焦点距離（以下、最大実焦点距離とする）に対する、現在の撮像光学系における焦点距離（以下、実焦点距離とする）の変化率（実焦点距離変動率）を得るための情報である。

このとき、実焦点距離変動率は、下記式（１）のように算出できる。

つまり、実焦点距離変動率情報とは、従来技術においてフォーカスレンズ駆動速度を制限するため用いられる、フォーカスレンズの単位移動量に対する像の倍率変動値とは、異なる情報である。

本実施形態の１つとしては、レンズ装置１５０内で実焦点距離変動率を算出し、実焦点距離変動率を含む実焦点距離変動率情報を、レンズ装置１５０から撮像装置１００に送信するが、この限りではない。

例えば、別の実施形態としては、最大実焦点距離と実焦点距離を含む実焦点距離変動率情報を、レンズ装置１５０から撮像装置１００に送信し、撮像装置１００にて実焦点距離変動率を算出してもよい。

また、さらに別の実施形としては、Ｓ２０１にて、光学状態情報によって変化する実焦点距離および最大実焦点距離のテーブル、もしくは実焦点距離変動率のテーブルをレンズ装置１５０から撮像装置１００に送信する。さらにＳ２０４にて現在の光学状態情報をレンズ装置１５０から撮像装置１００に送信することで、撮像装置１００にてＳ２０１で受信したテーブルとＳ２０４で受信した光学状態情報から実焦点距離変動率を算出してもよい。このとき、光学状態情報は、フォーカスレンズ、ズームレンズの位置および絞り値の情報を含む。

Ｓ２０６では、システム制御部１３０は、過去２つ以上の実焦点距離変動率情報に基づいて、推定実焦点距離変動率を算出する。また、推定実焦点距離変動率からフォーカスレンズ駆動による画角変動を補正するための画像サイズ補正倍率を算出し、Ｓ２０７へと遷移する。推定実焦点距離変動率の算出方法については図４を用いて後述する。

Ｓ２０７では、Ｓ２０６で算出された画像サイズ補正倍率に基づいて、画像処理部１４０を制御してメモリ１０７に記録された画像データにリサイズ処理を施して、Ｓ２０８へと遷移する。リサイズ処理はリサイザ１４１で実施され、画像サイズ補正倍率に基づいて、メモリ１０７に記録された画像データの一部を切り出すことで実施する。

Ｓ２０８では、メモリ１０７に記録された画像データを動画ファイルとして記録して、Ｓ２０９へと遷移する。

Ｓ２０９では、システム制御部１３０は、動画撮影を継続するか判定する。継続する場合はＳ２０２へ遷移し、そうでなければ撮像撮影処理を終了する。

以上の処理を実施することより、交換式カメラ－レンズシステムは、動画撮影時のフォーカス像倍率変動補正を実現できる。

次に、図３のイメージ図を参照して、本実施形態における、交換式カメラ－レンズシステムのフォーカス像倍率変動補正処理の効果について説明する。

実焦点距離３０１は、レンズ装置１５０が、任意のズーム位置および任意の絞り状態の場合に、フォーカスレンズが無限～至近までの駆動可能範囲内で取りうる実焦点距離の例を表した線である。このときの最大となる実焦点距離が最大実焦点距離となる。

実焦点距離変動率３０２は、任意のフォーカスレンズ位置における、実焦点距離変動率の値を表した例である。

補正前画像３０３は、任意のフォーカスレンズ位置で撮影される画像を表した例である。同距離の同被写体でも、フォーカスレンズ位置により実焦点距離が変化することによる画角変動の様子を表した例である。

画像サイズ補正倍率３０４は、実焦点距離変動率に基づいて算出した、画像サイズ補正倍率を表した例である。本実施例では、実焦点距離変動率の逆数を画像サイズ補正倍率としているが、その限りではなく、例えば逆数に任意の係数を施すなどしてもよい。

補正後画像３０５は、補正前画像に画像サイズ補正倍率によるリサイズ処理を施した後の画像を表した例である。このリサイズ処理を、フォーカス像倍率変動補正処理と呼ぶ。

以上の効果例で示すように、フォーカス像倍率変動補正処理を実施することで、動画品質を改善可能な交換式カメラ－レンズシステムを実現できる。

次に、図４のタイミングチャートを参照して、本実施形態における、交換式カメラ－レンズシステムのフォーカス像倍率変動補正処理のタイミングについて説明する。

撮像同期信号４０１は、タイミング発生部１０４が出力する同期信号であり、周期Ｔで出力される。

撮像蓄積期間４０２は、撮像素子１０２の蓄積期間であり、撮像同期信号４０１を受けて画面上部から順に読み出しを開始する。

フォーカスレンズ駆動レンズ通信４０３は、前述Ｓ２０２で実施されるＡＦ処理によって算出されたフォーカスレンズ制御量をレンズ装置１５０への通信を実施するタイミングである。

実焦点距離変動率情報取得レンズ通信４０４は、前述Ｓ２０５で実施される、レンズ装置１５０から実焦点距離変動率情報を取得するためのレンズ通信を実施するタイミングである。

画像サイズ補正倍率算出処理４０５は、前述Ｓ２０６で実施される画像サイズ補正倍率を算出するタイミングである。

フォーカス像倍率変動補正処理４０６は、前述Ｓ２０７で実施されるリサイズ処理のタイミングである。

補正前画像４０７は、撮像素子１０２から出力された、フォーカス像倍率変動補正を施す前の画像である。

補正後画像４０８は、前述の補正前画像４０７にフォーカス像倍率変動補正を施した後の画像である。

例えば、時刻Ｔ_Ａの撮像同期信号４１０を受けて、撮像素子１０２が撮像蓄積期間４１１で蓄積した画像を出力することで、補正前画像４２０が得られる。ここで撮像蓄積期間４１１の中心タイミングは時刻Ｔ_ＡよりＴ_ａ遅れたところであったとする。実焦点距離変動率情報取得レンズ通信４１２および４１３はそれぞれ時刻Ｔ_１および時刻Ｔ_２で実施され、受信した実焦点距離変動率がそれぞれＡ_１およびＡ_２であったとする。その後画像サイズ補正倍率算出処理４１４が実行される。このとき、時刻Ｔ_Ａ＋Ｔ_ａにおける推定実焦点距離変動率Ａを下式で求める。

推定実焦点距離変動率Ａに基づいて、画像リサイズ処理４１５が実行され、補正前画像４２０内の領域画像４２１が切り出されて、補正後画像４２２を出力する。

以上の処理を繰り返すことで、撮像蓄積期間と実焦点距離変動率情報のタイミングによらない、画像サイズ補正倍率を得ることができ、フォーカス像倍率変動補正処理を実現することができる。

本実施形態の１つとしては、常に数式（２）によって推定実焦点距離変動率Ａを求めているが、この限りではない。ある特定の条件を満たしたときは数式（２）によって、推定実距離変動率Ａを求め、ある特定の条件を満たさなかったときは、推定実距焦点距離変動率Ａを下式で求める。

例えば、別の実施形態として、推定実焦点距離変動率Ａを、被写体の像面速度が所定の閾値より速いときは、数式（２）で求め、そうでないときは数式（３）で求めてもよい。

さらに別の実施形態として、推定実焦点距離変動率Ａを、レンズ装置１５０より受信した実焦点距離変動率が所定の閾値より大きいときは、数式（２）で求め、そうでないときは数式（３）で求めてもよい。

さらに別の実施形態として、推定実焦点距離変動率Ａを、撮像素子１０２から出力される画像信号のフレームレートが所定の閾値に満たないときは、数式（２）で求め、そうでないときは数式（３）で求めてもよい。また、推定実焦点距離変動率Ａを、前回のフォーカスレンズ駆動レンズ通信４０３の駆動方向と今回のフォーカスレンズ駆動レンズ通信４０３の駆動方向が同じときは、数式（２）によって求め、そうでないときは数式（３）で求めてもよい。

なおタイミングＴ_ａは撮像蓄積期間４１１の中心に限られるものではなく、画像リサイズ処理４１５以前の任意のタイミングとして定義してもよい。また本実施例では、数式（２）によって求めているが、過去２つ以上の実焦点距離変動率を求めるような数式としてもよい。

次に、図５の表を参照して、本実施形態における、実焦点距離変動率情報を得るために用いる実焦点距離変動率情報テーブルについて説明する。

本実施形態におけるレンズ装置１５０は、前述の実焦点距離変動率情報テーブルを持つ。そして、撮像光学系状態および実焦点距離変動率情報テーブルに基づいて、実焦点距離変動率情報を算出して撮像装置１００に送信することで、撮像装置１００は画像サイズ補正倍率を算出できるとともにフォーカス像倍率変動補正処理を実現することができる。

５０１列は、実焦点距離変動率情報を導き出すための要素を表し、レンズ装置１５０の撮像光学系の各部材の位置情報を要素として持つ。

５０２列は、要素によって導き出される実焦点距離変動率情報を表す。

５０３列は、要素のうち、ズームレンズ１５２の位置を表す。

５０４列は、要素のうち、絞り１５３の値を表す。

５０５列は、要素のうち、フォーカスレンズ１５１の位置を表す。

５０６列は、各要素によって導き出される実焦点距離変動率情報のうち、実焦点距離を表す。

５０７列は、各要素によって導き出される実焦点距離変動率情報のうち、最大実焦点距離を表す。

例えば、ズームレンズ１５２の位置がＺｍ＿０（５０８）かつ、絞り１５３の位置がＡｖ＿０（５０９）かつ、フォーカスレンズ１５１の位置がＦｃｓ＿０（５１０）の場合、実焦点距離はＦＬ＿０００（５１１）となり、最大実焦点距離はＭａｘＦＬ＿００（５１２）となるため、前述の式（１）により、実焦点距離変動率を算出することができる。

なお、要素としての撮像光学系部材の位置情報はこの限りではない。例えば、防振制御レンズ１５４の位置を持ってもよい。

また、実焦点距離変動率を算出可能ならば、実焦点距離変動率情報はこの限りではない。例えば、実焦点距離変動率そのものを持ってもよい。

また、レンズ装置１５０から撮像装置１００に対して、実焦点距離変動率情報テーブルを送信してもよい。その場合、レンズ装置１５０から撮像装置１００に対して、撮像光学系部材の位置情報を送信し、撮像装置１００にて実焦点距離変動率情報テーブルからのデータ検索をする。

以上の実焦点距離変動率情報テーブルを持つことで、実焦点距離変動率情報を得ることができる。

以上で説明した実施形態により、フォーカスレンズ駆動による実焦点距離変動にともなう画角変動量を算出可能な実焦点距離変動率情報をレンズ装置から撮像装置１００へ送信できる。それにより、撮影画像に対してフォーカスレンズ駆動による画角変動が補正可能となる、フォーカス像倍率変動補正機能を搭載した交換式カメラ－レンズシステムの実現が可能になる。さらに撮像装置１００が、実焦点距離変動率情報をレンズ装置１５０より取得したタイミングによらないフォーカス像倍率変動補正機能を搭載した交換式カメラ－レンズシステムの実現が可能になる。

本発明の実施例２は、フォーカスレンズの駆動方向が反転するときに、フォーカスレンズの駆動を一時的に禁止する。実施例１では、過去２つ以上の実焦点距離変動率を用いて推定実焦点距離変動率を求め、推定実焦点距離変動率に基づいてリサイズ処理を実行することを特徴としていた。しかしながらフォーカスレンズの駆動方向が反転するにおいて、推定実焦点距離変動率が必ずしも実際の実焦点距離変動率と一致しないという課題がある。

以上から、実施例２では、フォーカスレンズの駆動方向が反転するときは、フォーカスレンズの駆動を一時的に禁止することを特徴とした実施例１記載の交換式カメラ－レンズシステムについて説明する。実施例１と同様の構成については説明を省略し、差異を中心に説明する。

図６のフローチャートを参照して、本実施形態における、撮像装置１００とレンズ装置１５０の動作について説明する。動画撮影開始処理は、撮像装置１００による動画撮影が開始されたときの処理である。

Ｓ６０１は、Ｓ２０１と同じであるため、説明を省略する。

Ｓ６０２は、補正処理である。詳細は図７を用いて後述する。

Ｓ６０３～Ｓ６０９は、Ｓ２０３～Ｓ２０９と同じであるため、説明を省略する。

次に図７のフローチャートを参照して、Ｓ６０２の補正処理について説明する。

Ｓ７０１では、システム制御部１３０は、ＡＥ制御部１３２を制御することで、ＡＥ処理を実施してＳ７０２へ遷移する。ＡＥ処理は、前述のレンズ光学情報および必要に応じてレンズ装置１５０から取得するレンズ情報に基づいて、レンズ制御量を算出し、レンズ装置１５０に対して制御指示通信を実施する。

Ｓ７０２では、システム制御部１３０は、焦点検出部１３５を制御することで焦点検出処理を実施して、Ｓ７０３へ遷移する。本実施例におけるＡＦ処理は撮像面位相差ＡＦ方式を想定しており、焦点検出処理によりデフォーカス量を検出する。

Ｓ７０３では、システム制御部１３０は、焦点調節部１３６を制御することで、焦点検出部１３５による焦点検出結果に基づいたフォーカスレンズ１５１の駆動量を算出して、Ｓ７０４へ遷移する。

Ｓ７０４では、システム制御部１３０は、フォーカス像倍率変動補正モードか否かを判定する。フォーカス像倍率変動補正モードの場合はＳ７０５へ遷移し、そうでなければＳ７０６へと遷移する。

Ｓ７０５では、システム制御部１３０は、Ｓ７０３で算出されたフォーカスレンズ１５１の駆動量に基づく駆動方向が前回の駆動方向と同じか否かを判定する。前回の駆動方向と同じ場合はＳ７０６へ遷移し、そうでなければ補正処理を終了する。ここで前回の駆動方向と異なるときはフォーカスレンズ駆動処理を一時的に実施しないことになるが、これはＳ６０６で求める推定実焦点距離変動率がフォーカスレンズの駆動と一致しないことを鑑みてのことである。

Ｓ７０６では、システム制御部１３０は、Ｓ７０３で算出されたフォーカスレンズ１５１の駆動量をレンズ装置１５０に対して通信する。

次に図８のタイミングチャートを参照して、本実施形態における、交換式カメラ－レンズシステムのフォーカス像倍率変動補正処理およびフォーカスレンズ駆動レンズ通信のタイミングについて説明する。

撮像同期信号８０１は、撮像同期信号４０１と同じであるため、説明を省略する。

撮像蓄積期間８０２は、撮像同期期間４０２と同じであるため、説明を省略する。

フォーカスレンズ駆動量算出処理８０３は、前述のＳ７０３で実施されるフォーカスレンズ駆動量算出を実施するタイミングである。

フォーカスレンズ駆動レンズ通信８０４～画像リサイズ処理８０７、フォーカスレンズ駆動レンズ通信４０３～画像リサイズ処理４０６と同じであるため、説明を省略する。

例えば、撮像同期信号８１０を受けて、撮像素子１０２が撮像蓄積期間８１１の蓄積した画像を出力する。その出力の一部に基づきフォーカスレンズ駆動量算出処理８１２が実施され、至近方向への駆動量が算出される。ここではフォーカス像倍率変動処理が有効であり、前回のフォーカスレンズ駆動算出処理８４２で得られた駆動方向と同じであるため、フォーカスレンズ駆動レンズ通信８１３を実施する。次に撮像同期信号８２０を受けて、撮像素子１０２が撮像蓄積期間８２１の蓄積した画像を出力する。その出力の一部に基づきフォーカスレンズ駆動量算出処理８２２が実施され、無限遠方向への駆動量が算出される。ここではフォーカス像倍率変動処理が有効であるが、前述のＳ７０５によって、前回のフォーカスレンズ駆動算出処理８１２で得られた駆動方向と異なるため、フォーカスレンズ駆動レンズ通信８０４は実施されない。次に撮像同期信号８３０を受けて、撮像素子１０２が撮像蓄積期間８３１の蓄積した画像を出力する。その出力の一部に基づきフォーカスレンズ駆動量算出処理８３２が実施され、無限方向への駆動量が算出される。ここではフォーカス像倍率変動処理が有効であり、前回のフォーカスレンズ駆動算出処理８２２で得られた駆動方向と同じであるため、フォーカスレンズ駆動レンズ通信８３３を実施する。

以上で説明した実施形態により、フォーカスレンズの駆動方向が反転を考慮した、フォーカス像倍率変動補正処理を実現できる交換式カメラ－レンズシステムの実現が可能になる。

本発明の実施例３は、被写体の像面速度が所定の閾値より速いときは、同像面速度が所定の閾値より遅いときに比べ、実焦点距離変動率の取得頻度を多くすることを目的とした実施例である。

実施例１では、過去２つ以上の実焦点距離変動率を用いて推定実焦点距離変動率を求め、推定実焦点距離変動率に基づいてリサイズ処理を実行することを特徴としていた。しかしながら被写体の像面速度が速いときは、フォーカスレンズの駆動も大きいため、推定実焦点距離変動率が必ずしも実際の実焦点距離変動率と一致しないという課題がある。

以上から、実施例３では、被写体の像面速度が所定の閾値より速いときは、同像面速度が所定の閾値より遅いときに比べ、実焦点距離変動率の取得頻度を多くすることを特徴とする。なお、実施例１との共通点については説明を省略し、差異に着目して説明する。

図９のフローチャートを参照して、本実施形態における、撮像装置１００とレンズ装置１５０の動作について説明する。動画撮影開始処理は、撮像装置１００による動画撮影が開始されたときの処理である。

Ｓ９０１～Ｓ９０７は、Ｓ２０１～Ｓ２０７と同じであるため、説明を省略する。

Ｓ９０８は、実焦点距離変動率情報追加取得処理である。詳細は図１０を用いて後述する。

Ｓ９０９およびＳ９１０は、Ｓ２０８～Ｓ２０９と同じであるため、説明を省略する。

次に図１０のフローチャートを参照して、Ｓ９０８の実焦点距離変動率情報追加取得処理について説明する。

Ｓ１００１は、Ｓ９０２にて算出された被写体の像面速度が所定の閾値より速いか否かを判定する。被写体の像面速度が所定の閾値より速いときはＳ１００２へ、そうでないときは実焦点距離変動率情報追加取得処理を終了する。被写体の像面速度が速いときは、フォーカスレンズ１５１も速く駆動する。そのためフォーカスレンズ１５１が遅く駆動するときに比べ実焦点距離変動率の変化は大きくない。そのためより直近の実焦点距離変動率を追加で取得することで、より正確な画角補正倍率を算出することが可能になる。

次に図１１のタイミングチャートを参照して、本実施形態における、交換カメラ－レンズシステムの実焦点距離変動率取得レンズ通信のタイミングについて説明する。

撮像同期信号１１０１～画像リサイズ処理１１０７は、撮像同期信号８０１～画像リサイズ処理１１０７と同じであるため、説明を省略する。

実焦点距離変動率情報追加取得処理１１０８は、前述のＳ９０８で実施されるタイミングである。

例えば、撮像同期信号１１１０を受けて、撮像素子１０２が撮像蓄積時間１１１１で蓄積した画像を出力する。実焦点距離変動率取得レンズ通信１１１２は、Ｓ９０５によって実施される。画像サイズ補正倍率算出処理１１１３は、Ｓ９０６によって実施される。画像リサイズ処理１１１４は、Ｓ９０７によって実施される。実焦点距離変動率情報追加取得処理１１１５は、Ｓ９０８によって実施されるが、ここでは被写体の像面速度が所定の閾値より遅いと判断されたので、実焦点距離変動率取得レンズ通信１１０５は実施されない。

次に撮像同期信号１１２０を受けて、撮像素子１０２が撮像蓄積時間１１２１で蓄積した画像を出力する。実焦点距離変動率取得レンズ通信１１２２は、Ｓ９０５によって実施される。実焦点距離変動率情報追加取得処理１１２３は、Ｓ９０８によって実施されるが、ここでは被写体の像面速度が所定の閾値より速いと判断されたので、実焦点距離変動率取得レンズ通信１１２４が実施される。

以上で説明した実施形態により、被写体の像面速度を考慮したフォーカス像倍率変動補正機能を実現することができる。

本実施形態では、被写体の像面速度によって実焦点距離変動率情報の取得頻度を変えているが、その限りではない。例えば別の実施形態として、レンズ装置１５０より受信した実焦点距離変動率が所定の閾値より大きいときに、実焦点距離変動率情報の取得頻度を多くする形態としてもよい。これは実焦点距離変動率の変化が大きいほど推定実焦点距離変動率が実際の実焦点距離変動率との乖離が大きくなることを考慮したものである。

また、さらに別の実施形態として、撮像素子１０２から出力される画像信号のフレームレートが所定の閾値に満たないときに、実焦点距離変動率情報の取得頻度を多くする形態としてもよい。

以上、実施例１から実施例３によれば、交換式カメラ－レンズシステムにおいて、各種動作に適用したフォーカス像倍率変動補正機能を提供することができる。なお、本発明はこれらの実施形態に限定されず、種々の変形及び変更が可能である。

また、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み取り実行する処理でも実現できる。更に、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、種々の変更が可能である。

１０２ 撮像素子
１０３ 画像生成部
１３０ システム制御部
１３３ レンズ通信制御部
１３４ 像倍率変動補正制御部
１３５ 焦点検出部
１３６ 焦点調節部
１４０ 画像処理部
１４１ リサイザ
１５０ レンズ装置
１５１ フォーカスレンズ
１５５ フォーカス制御部
１６０ レンズ制御部

Claims (7)

1. フォーカスレンズを有するレンズ装置を装着することができる撮像装置であって、
   前記レンズ装置を介して受光した光を光電変換する撮像素子と、
   前記撮像素子から出力される画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、
   前記撮像素子から出力される画像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点検出部と、
   前記焦点検出部によって検出された焦点状態に基づいて、被写体の像面速度、前記フォーカスレンズの駆動方向を算出する第１の算出部と、
   前記第１の算出部による算出の結果によって前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御部と、
   前記レンズ装置から、前記フォーカスレンズの駆動可能な範囲で取りうる最大の焦点距離に対する、前記フォーカスレンズの現在位置における焦点距離の変動率に対応する情報を受信するレンズ通信制御部と、
   過去の前記情報を用いて、前記撮像素子で露光する時点の前記画像の画角補正倍率を算出する第２の算出部と、
   前記画角補正倍率に基づいて前記画像の画角を変更するリサイザと、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第２の算出部は、前記焦点検出部がフォーカスレンズを前回の駆動方向と同じではない方向へ動かすと判断したときは、前記レンズ通信制御部より受信した直近の前記情報のみを用いて、前記画像の画角補正倍率を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、算出した前記フォーカスレンズの駆動方向が、前回の前記フォーカスレンズの駆動方向と同じではない場合には、前記フォーカスレンズの駆動を一時的に禁止することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記レンズ通信制御部は、前記焦点距離の変動率が第１の閾値を超える場合は、前記情報を受信する頻度を、前記焦点距離の変動率が前記第１の閾値を超えない場合に比べて多くすることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記レンズ通信制御部は、前記第１の算出部で算出された前記被写体の像面速度が第２の閾値を超える場合は、前記情報を受信する頻度を、前記被写体の像面速度が前記第２の閾値を超えない場合に比べて多くすることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記レンズ通信制御部は、前記撮像素子から出力される画像信号のフレームレートが第４の閾値を超えない場合は、前記情報を受信する頻度を、前記フレームレートが前記第４の閾値を超える場合に比べて多くすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. フォーカスレンズを有するレンズ装置を装着することが可能であり、前記レンズ装置を介して受光した光学像を光電変換する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像素子から出力される画像信号に基づいて画像を生成する画像生成ステップと、
   前記レンズ装置を介して形成された光学像における焦点状態を検出する焦点検出ステップと、
   前記焦点検出ステップで検出された焦点状態に基づいて、被写体の像面速度、前記フォーカスレンズの駆動方向を算出する第１の算出ステップと、
   前記第１の算出ステップによる算出の結果によって前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御ステップと、
   前記レンズ装置から、前記フォーカスレンズの駆動可能な範囲で取りうる最大の焦点距離に対する、前記フォーカスレンズの現在位置における焦点距離の変動率を含む情報を受信するレンズ通信制御ステップと、
   過去の前記情報を用いて、前記撮像素子による露光に対応するタイミングにおける前記画像の画角補正倍率を算出する第１の算出ステップと、
   前記画角補正倍率に基づいて前記画像の画角を変更するリサイズステップと、を有すること、を特徴とする撮像装置の制御方法。

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