(57)【要約】【課題】ミラーを内蔵した撮像装置にもマイクロレンズアレイが搭載された交換レンズを接続することができる撮像装置を提供する。【解決手段】交換レンズ１００は、交換レンズ１００に関するレンズ情報を撮像装置１０４に出力するレンズ情報出力部１０３を有し、撮像装置１０４は、交換レンズ１００から出力された光線情報の光軸方向に移動可能で交換レンズ１００から出力された光線情報を電気信号に変換する撮像素子１０７と、交換レンズ１００から出力された光線情報を撮像素子１０７に導くかどうかを切替えるミラー１０５と、レンズ情報に応じてミラー１０５を駆動するとともに撮像素子１０７を光線情報の光軸方向に駆動する駆動制御部１０９とを有する。【選択図】図３
2014211481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフォーカス可能な画像を生成する撮像装置と前記撮像装置に着脱可能な交換レンズの組であって、
前記交換レンズは、前記交換レンズに関する情報を前記撮像装置に出力するレンズ情報出力手段を有し、
前記撮像装置は、前記交換レンズから出力された光線情報の光軸方向に移動可能で前記交換レンズから出力された光線情報を電気信号に変換する撮像手段と、前記交換レンズから出力された光線情報を前記撮像手段に導くかどうかを切替えるミラー手段と、前記レンズ情報に応じて前記ミラー手段を駆動するとともに前記撮像手段を前記光線情報の光軸方向に駆動する駆動制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置と交換レンズの組。
【請求項２】
前記交換レンズは、
レンズを有し前記光線情報を出力するレンズユニットと、
前記レンズユニットの前記光線情報の出力側に設けられ、前記光線情報の光軸方向に直角な方向に二次元状にマイクロレンズが配列されるマイクロレンズアレイと、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置と交換レンズの組。
【請求項３】
前記レンズ情報には、
前記レンズユニットの焦点距離と、
前記レンズユニットから前記交換レンズの前記撮像装置との接続部分までの距離と、
が含まれることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置と交換レンズの組。
【請求項４】
リフォーカス可能な画像を生成する撮像装置と前記撮像装置に着脱可能で光線情報を出力する交換レンズの組であって、
前記交換レンズは、光軸方向に伸縮可能な伸縮部と、前記交換レンズに関する情報を前記撮像装置に出力するレンズ情報出力手段と、を有し、
前記撮像装置は、前記交換レンズから出力された光線情報を電気信号に変換する撮像手段と、前記交換レンズから出力された光線情報を前記撮像手段に導くかどうかを切替えるミラー手段と、前記レンズ情報に応じて前記ミラー手段を駆動するとともに、前記レンズ情報に応じて前記交換レンズの前記伸縮部の伸縮を制御する駆動制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置と交換レンズの組。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、前記伸縮部が前記ミラー手段と干渉しないように、前記伸縮部を伸縮させることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置と交換レンズの組。
【請求項６】
前記交換レンズは、
レンズを有し前記光線情報を出力するレンズユニットと、
前記レンズユニットの前記光線情報の出力側に、前記伸縮部とともに前記光線情報の光軸方向に移動可能に設けられ、前記光線情報の光軸方向に直角な方向に二次元状にマイクロレンズが配列されるマイクロレンズアレイと、
をさらに有することを特徴とする請求項４または５に記載の撮像装置と交換レンズの組。
【請求項７】
前記レンズ情報には、
前記レンズユニットの焦点距離と、
前記レンズユニットから前記交換レンズの前記撮像装置との接続部分までの距離と、
前記伸縮する部分の外径と、
前記伸縮する部分の伸縮量と、
が含まれることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置と交換レンズの組。
【請求項８】
前記ミラー手段は、回転軸を中心に回転することによって、前記交換レンズから出力された光線情報を前記撮像手段に導くかどうかを切替え、
前記駆動制御手段は、前記レンズ情報に応じて前記ミラー手段の回転量を決定することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置と交換レンズの組。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置と交換レンズの組に関する。特に、撮影後にリフォーカス可能な画像を撮影できる撮像装置と交換レンズの組に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子カメラ等の撮像装置において、光の強度分布のみならず、光の入射方向の情報をも取得可能な撮像装置（ライトフィールドカメラ）が提案されている。
例えば非特許文献１には、撮影レンズと撮像素子との間にマイクロレンズアレイが配置され、撮像素子の複数の画素に対して一つのマイクロレンズを対応させることで、マイクロレンズを通過した光を複数の画素によって入射方向別に取得する構成が開示されている。
このような撮像装置は、取得した画素信号（光線情報）に対して、通常の撮影画像を生成するほかに、撮影後において任意の像面にピントを合わせられる画像を生成する。このような画像を、以下、リフォーカス可能な画像と称する。リフォーカス可能な画像の生成には、「Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ」と呼ばれる手法が適用される。
このような構成では、一つの画素を構成するために、複数のマイクロレンズを通過した光を使用する。このため、再構成された画像の画素数は、撮像素子の総画素数に比べて少なくなる。また、通常の画像を生成する際も同様に、同じ撮像素子を用いている通常の撮像装置で撮影した画像の画素数よりも少なくなる。このため、画像サイズが小さくなってしまう。
このように、ライトフィールドカメラは、あくまでリフォーカス可能な画像を撮影することを前提にしており、通常画像の画素数低下は避けられない。
【０００３】
特許文献１では、上記問題を解決する手段として、レンズ交換式の撮像装置を使用して、レンズと撮像装置の本体の接合部に着脱式のマイクロレンズアレイを配置する構成が提案されている。このような構成とすることで、マイクロレンズアレイを装着したときのみリフォーカス可能な画像を撮影でき、マイクロレンズアレイを装着しないときは、通常の画像の撮影ができるとしている。
特許文献２では、上記問題を解決するため、撮像側に伸長可能な鏡筒を設け、ミラーを光路から退避させた状態にして鏡筒を撮像装置側に繰り出すことができる構成を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０２２３０号公報
【特許文献２】特開２００８−１７６０４５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｒｅｎ．Ｎｇ、他７名，「Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｈａｎｄ−Ｈｅｌｄ  Ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  Ｃａｍｅｒａ」，Ｓｔａｎｆｏｒｄ  Ｔｅｃｈ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＣＴＳＲ  ２００５−０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、撮像装置には、その内部に光路を観察経路と撮像経路に切り替えるためのミラーが搭載されるものがある。このため、バックフォーカスの短い交換レンズでは、レンズの後端部分がミラーと干渉するおそれがある。
上述の特許文献１に記載の構成では、撮像装置内部のミラーについては言及されていないので、撮像装置にミラーが内蔵されている構成では、マイクロレンズアレイとミラーが干渉して装着出来ない場合が考えられる。
上述の特許文献２に記載の構成では、ミラーを光路から退避させて鏡筒を伸長することで、ミラーとの干渉を避けている。しかしながら、ライトフィールドカメラでは、レンズの後端にマイクロレンズが配置されるため、マイクロレンズアレイ搭載交換レンズの一部が、通常の交換レンズよりも深く撮像装置の内部まで挿入される。
そして、一般的にＡＰＳ−Ｃサイズのカメラは、フルサイズのカメラよりも小型化されている場合が多く、それにより、撮像素子の前方の空き空間も、ＡＰＳ−Ｃサイズのカメラの方が小さい場合が多い。そのため、フルサイズの撮像素子のカメラ用に設計されたマイクロレンズアレイ搭載交換レンズを、ＡＰＳ−Ｃサイズの撮像素子のカメラに搭載する場合、上述の特許文献２の構成では、撮像素子前方の空き空間が足りないことがある。そうすると、必要な配置位置まで近づけられない可能性がある。
上記実情に鑑み、本発明の目的は、ミラーを内蔵した撮像装置にも、マイクロレンズアレイが搭載された交換レンズを接続できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、リフォーカス可能な画像を生成する撮像装置と前記撮像装置に着脱可能な交換レンズの組であって、前記交換レンズは、前記交換レンズに関する情報を前記撮像装置に出力するレンズ情報出力手段を有し、前記撮像装置は、前記交換レンズから出力された光線情報の光軸方向に移動可能で前記交換レンズから出力された光線情報を電気信号に変換する撮像手段と、前記交換レンズから出力された光線情報を前記撮像手段に導くかどうかを切替えるミラー手段と、前記レンズ情報に応じて前記ミラー手段を駆動するとともに前記撮像手段を前記光線情報の光軸方向に駆動する駆動制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ミラー手段を内蔵した撮像装置にも、マイクロレンズアレイが搭載された交換レンズを接続できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態による撮像装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による撮像装置と交換レンズの接続の処理を示すフローチャートである。
【図３】撮像素子とマイクロレンズアレイとミラーの関係を示す模式図である。
【図４】撮像素子とマイクロレンズの関係を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による撮像装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による撮像装置と交換レンズの接続の処理を示すフローチャートである。
【図７】伸縮する交換レンズと撮像素子とマイクロレンズアレイとミラーの関係を示す模式図である。
【図８】ミラーの駆動の様子を示す模式図である。
【図９】撮像素子駆動機構の構成を示す模式図である。
【図１０】マイクロレンズアレイを通過した光線情報と、撮像素子を関係を示す模式図である。
【図１１】レンズ伸縮制御部の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい各種実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の各実施形態による撮像装置は、光学情報の経路を観察経路と撮像経路のいずれかに切替えるためのミラーを有する。たとえば、いわゆる一眼レフタイプの撮像装置が適用される。そして、本発明の実施形態にかかる撮像装置は、リフォーカス可能な画像を生成できる。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態による撮像装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置と交換レンズの構成の例を示すブロック図であり、光線の進行方向（光軸）の側方から見た図である。
１００は、交換レンズである。１０１は、レンズユニットである。１０２は、マイクロレンズアレイである。１０３は、レンズ情報出力部である。１０４は、撮像装置である。１０５は、ミラーである。１０６は、光学ファインダーである。１０７は、撮像素子である。１０８は、検知部である。１０９は、駆動制御部である。１１０は、駆動部である。１１１は、撮像素子駆動機構である。
【００１２】
交換レンズ１００は、レンズユニット１０１と、マイクロレンズアレイ１０２と、レンズ情報出力部１０３とを含んで構成されている。交換レンズ１００は、撮像装置１０４の本体に着脱可能な構成を有する。
交換レンズ１００は、外部からの光線情報（たとえば、被写体の光学像）を入力として、光線情報をレンズユニット１０１とマイクロレンズアレイ１０２を通過させて、撮像装置１０４に出力する。
レンズユニット１０１は、複数枚のレンズと、通過する光の量を調整する絞りとを含んで構成される。そして、複数枚のレンズの種類やレンズ間の距離によって、広角や望遠といった任意の画角が得られる。
レンズユニット１０１は、光線情報を入力として、レンズユニット１０１内の絞りと複数枚のレンズを通過させた光線情報を、マイクロレンズアレイ１０２へ出力する。
マイクロレンズアレイ１０２は、複数のマイクロレンズが二次元状に配列された構成を有する。図１に示すように、マイクロレンズアレイ１０２は、レンズユニット１０１の光線情報の出力側に設けられる。
交換レンズ１００は、レンズユニット１０１を通過した光線情報を入力として、マイクロレンズアレイ１０２のマイクロレンズを通過させた光線情報を、撮像装置１０４へ出力する。なお、マイクロレンズアレイ１０２の各マイクロレンズと撮像素子１０７の光電変換素子は１対１で対応しているのではなく、１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換素子が対応する。たとえば、前記非特許文献１に記載の構成が適用される。
レンズ情報出力部１０３は、交換レンズ１００のレンズ情報を、撮像装置１０４の駆動制御部１０９に出力する。レンズ情報出力部１０３は、たとえば、レンズ情報がコンピュータ読取り可能に格納されたＲＯＭと、レンズ情報を撮像装置１０４に送信するためのインターフェースなどを有する。
レンズ情報には、少なくとも次の情報が含まれる。レンズユニット１０１の焦点距離。レンズユニット１０１の主面（焦点距離の基準となる面）から交換レンズ１００の撮像装置１０４と接続する接続部分までの距離。さらに、レンズ情報には、交換レンズ１００がマイクロレンズアレイ１０２付きであるとの情報が含まれていてもよい。
ミラー１０５は、撮像装置１０４に、回転軸を中心に回転可能（移動可能）に設けられる。ミラー１０５は、回転の角度（位置）によって、交換レンズ１００が出力する光線情報を光学ファインダーへ向けて反射して出力するか（観察光路に出力するか）、撮像素子１０７に通すか（撮像光路に出力するか）を切替える。
光学ファインダー１０６は、ミラー１０５からの入力された光線情報を表示する。なお、本実施形態では、ミラー１０５の出力先に光学ファインダー１０６が設けられる構成を示すが、この構成に限定されない。たとえば、位相差センサーなど光線情報を取得できる部品が設けられる構成でも良い。
撮像素子１０７は、光軸に対して直角で、かつ、二次元状に配列された複数の光電変換素子を有する。そして、撮像素子１０７は、入力された光線情報を電気信号に変換して出力する。撮像素子１０７が出力する電気信号が、最終的にリフォーカス可能な画像データとなる。また、撮像素子１０７は、光軸方向に往復移動可能に設けられる。
検知部１０８は、交換レンズ１００が撮像装置１０４に接続されると、交換レンズ１００が接続されたことを示す検知信号を、駆動制御部１０９に出力する。
駆動制御部１０９には、レンズ情報出力部１０３からのレンズ情報と検知部１０８からの検知信号が入力される。そして、駆動制御部１０９は、ミラー１０５と撮像素子１０７を駆動するための駆動信号を、駆動部１１０に出力する。
駆動部１１０は、駆動信号を入力として、ミラー１０５の駆動と撮像素子駆動機構１１１の駆動を行う。
撮像素子駆動機構１１１の駆動方法について、図９を用いて説明する。図９は撮像素子駆動機構１１１の構成を示す模式図である。
９００は、撮像素子固定部である。９０１は伸縮部である。９０２は制御モーターである。
撮像素子駆動機構１１１は撮像素子固定部９００と伸縮部９０１と制御モーター９０２で構成される。
撮像素子固定部９００は撮像素子１０７が回転や平行移動しないように光線を遮らない位置で固定する。撮像素子固定部９００の一部は伸縮部９０１に連結されて伸縮部９０１と連動する。
伸縮部９０１は、スライドする機構を有し、光軸方向に伸縮する。伸縮は制御モーター９０２によって行われる。
制御モーター９０２は、駆動制御部１０９が出力する駆動信号により、内部のモーターの回転と回転量を制御して伸縮部９０１の伸縮を行う。
【００１３】
次に、ミラー１０５を内蔵する撮像装置１０４にマイクロレンズアレイ１０２付き交換レンズ１００が接続される際の処理の流れを、図２を用いて説明する。図２は、ミラー１０５を内蔵する撮像装置１０４に、マイクロレンズアレイ１０２付き交換レンズ１００が接続される際の処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１では、検知部１０８が、撮像装置１０４に交換レンズ１００が接続されているか確認を行う。接続が検出された場合は、検知部１０８は、検知信号を駆動制御部１０９へ出力する。なお、駆動制御部１０９が確認を行ってもよい。たとえば、駆動制御部１０９は、検知部１０８から検出信号を受信すると、交換レンズ１００が接続されたと判断する。そしてステップＳ１０２へ進む。一方、接続が検出されない場合は、ステップＳ１０１を繰り返す。
ステップＳ１０２では、駆動制御部１０９は、レンズ情報出力部１０３が出力するレンズ情報から、接続された交換レンズ１００がマイクロレンズアレイ１０２付きであるかを判断する。マイクロレンズアレイ１０２付きでない場合は、図２のフローチャートに示す処理を終了する。マイクロレンズアレイ１０２付きである場合は、ステップＳ１０３に進む。
なお、駆動制御部１０９は、ステップＳ１０２の判定を、レンズユニット１０１の主面（焦点距離ｆの基準となる面）から交換レンズ１００の撮像装置１０４と接続する接続部分３００（図３参照）までの距離の情報が、レンズ情報に含まれるかどうかによって行ってもよい。この情報が含まれている場合には、駆動制御部１０９は、交換レンズ１００がマイクロレンズアレイ１０２付きであると判断する。
ステップＳ１０３では、駆動制御部１０９は、レンズ情報に基づいて、撮像装置１０４が、接続された交換レンズ１００に対応できるか判断する。
【００１４】
接続された交換レンズ１００に対応できるかの判断について、図３を用いて説明する。図３は、撮像素子１０７とマイクロレンズアレイ１０２とミラー１０５との関係を示す図である。図３においては、左右方向が光軸方向である。図３において、３００は、交換レンズ１００における撮像装置１０４との接続部分を表示したものである。３０１は、撮像素子１０７の駆動後（移動後）の位置（駆動位置）を示す。３０２は、ミラー１０５の回転軸である。３０３は、ミラー１０５の駆動後の位置（ミラー駆動位置）を示す。ミラー駆動位置３０３は、レンズユニット１０１が出力する光線情報を、撮像素子１０７に導くことができる位置である。ｄＡは、交換レンズ１００が接続された状態（図２のフローチャートの処理を開始する前の状態）における、接続部分３００の後端（撮像素子１０７に近い側。以下同じ）から撮像素子１０７までの距離である。ｄＢは、マイクロレンズアレイ１０２から交換レンズ１００の接続部分３００の後端までの距離である。ｆは、レンズユニット１０１の焦点距離である。ｄＲはレンズユニット１０１の主面（焦点距離ｆの基準となる面）から交換レンズ１００の接続部分３００の後端までの距離である。
【００１５】
駆動制御部１０９は、レンズ情報から、焦点距離ｆと距離ｄＲの距離情報を取得する。そして、駆動制御部１０９は、撮像素子１０７を光軸方向に駆動する距離（駆動距離）を算出する。撮像素子１０７の駆動距離の算出式は、以下の式（１）で表される。
駆動距離  ＝  ｄＡ  −  （ｆ  −  ｄＲ）            （１）
すなわち、駆動距離は、撮像素子１０７をレンズユニット１０１の焦点位置（またはその近傍）に位置させるための移動距離である。
そして、駆動制御部１０９は、以下の式（２）が充足できるかを判定する。
駆動距離  ≦  撮像素子駆動機構１１１の駆動範囲            （２）
図２に戻り、充足できる場合には、駆動制御部１０９は、撮像装置１０４が交換レンズ１００に対応できると判断し、ステップＳ１０４に進む。充足できない場合は、対応できないと判断し、図２のフローチャートに示す処理を終了する。
【００１６】
ステップＳ１０４では、駆動制御部１０９は、ミラー１０５をミラー駆動位置３０３に回転させて、交換レンズ１００から出力された光線情報が撮像素子１０７に出力できるように切替える。ミラー１０５をミラー駆動位置３０３に回転させたら、ステップＳ１０５に進む。
ステップＳ１０５では、駆動制御部１０９は、撮像素子１０７を駆動するための駆動信号を、駆動部１１０に出力する。ここでの駆動信号は、撮像素子１０７を、ステップＳ１０３で計算した駆動距離だけ前方に移動させるための信号である。
そして駆動部１１０は、駆動信号にしたがって撮像素子駆動機構１１１を駆動して撮像素子１０７を駆動し、駆動位置３０１に配置する。駆動終了後、図２のフローチャートに示す処理を終了する。
【００１７】
ここで、撮像素子１０７の駆動位置３０１について、図４を用いて説明を行う。図４は、マイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０７の位置関係、および露光されている画素を、光線の進行方向（光軸）の側方から見た模式図である。
図２（ａ）のハッチング領域は、マイクロレンズアレイ１０２の各マイクロレンズ２００，２０１，２０２を通過した光線情報を表わしている。図２（ｂ）、（ｃ）では説明のためハッチングを施していないが、各マイクロレンズ２００，２０１，２０２を通過する２本の矢印で挟まれる領域が、図２（ａ）のハッチング領域に対応する光線情報である。
マイクロレンズアレイ１０２の駆動位置３０１は、レンズユニット１０１の焦点位置またはその近傍の位置である。
前記のとおり、マイクロレンズアレイ１０２には、複数のマイクロレンズが二次元状に配列されている。図４では、２００〜２０２はマイクロレンズアレイ１０２に含まれる一部のマイクロレンズを示している。ｄＤ、ｄＥ、ｄＦは、それぞれマイクロレンズ２００と撮像素子１０７間の距離を示している。距離の長い順にｄＥ、ｄＤ、ｄＦとする。そして、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、マイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０７の光線が入射されている画素の関係を距離ｄＤ、ｄＥ、ｄＦごとに示している。図４（ｂ）（ｃ）の２０５は、撮像素子１０７の位置であって、マイクロレンズ２００からの距離がｄＤ（図４（ａ）参照）の位置を示している。２０６は、マイクロレンズ２００とマイクロレンズ２０１のそれぞれを通過した光線が重畳している重畳部分である。２０７は、マイクロレンズ２０１とマイクロレンズ２０２のそれぞれを通過した光線が重畳している重畳部分である。２０９，２１０は、光線情報が届いていない（光線が入射しない）遮光部分である。
【００１８】
図４（ａ）に示す状態においては、隣り合うマイクロレンズ２００，２０１，２０２からの光線が互いに干渉している部分と、遮光されている部分のいずれも存在しない。したがって、撮像素子１０７には、光線情報が効率よく入力される（被写体像が入射する）。
図４（ｂ）に示す状態においては、隣り合うマイクロレンズからの光線に互いに重畳する重畳部分２０６，２０７が存在している。重畳している部分は、それぞれ違う被写体からの光線が混合しているため、リフォーカス可能な画像として使用できない。
図４（ｃ）に示す状態においては、光が入射しない遮光部分２０９，２１０が存在している。遮光部分２０９，２１０は、リフォーカス可能な画像として使用できない。
光線情報を有効に使用するには、マイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０７の距離を調整して、リフォーカス可能な画像として使用できる画素を増やす必要がある。そこで、本実施形態においては、図４（ａ）に示す位置が、最も好ましい駆動位置３０１であるとする。そして、ステップＳ２０５において、駆動制御部１０９が駆動部１１０を介して撮像素子１０７を駆動する際に、駆動後の位置が図４（ａ）に示す位置になるように調整する。これにより、リフォーカスに用いることができる画素数を増加させることができる。
マイクロレンズアレイ１０３と撮像素子１０７の距離の調整方法について図１０を用いて説明する。
図１０はマイクロレンズアレイを通過した光線情報と、撮像素子を示す模式図である。
１１１０は、撮像素子１０７を光線の入力側から光軸方向に沿って見た図である。１１１１は、一つのマイクロレンズを通過して撮像素子に到達した光線群の外郭である。１１１２は撮像素子１１１０の構成する画素である。
交換レンズ１００と撮像装置１０４が接合した状態で、交換レンズ１００に光を入射する。光は交換レンズ１００のマイクロレンズアレイ１０２を通過した光線のみ撮像素子１１０７の画素１１１１に到達する。
マイクロレンズアレイ１０２が撮像素子１０７に近づくほど光線群の外郭１１１１は小さくなり、マイクロレンズアレイ１０２が撮像素子１０７から遠くなるほど光線群の外郭１１１１は小さくなる。
各画素１１１２の信号値を読み取り、閾値以上の信号値と閾値よりも小さい画素１１１２の割合が所望の割合になるようにマイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０７の距離を調整する。
【００１９】
このように、本実施形態にかかる撮像装置１０４は、レンズユニット１０１の光軸方向に往復移動可能な撮像素子１０７を有し、ミラー１０５を駆動する前は、撮像素子１０７をレンズユニット１０１から遠い側の位置に退避させておく。そして、ミラー１０５を駆動してから、撮像素子１０７をマイクロレンズアレイ１０２へ近づける。このような構成によれば、交換レンズ１００の接続部分３００が、光軸方向の出力側（撮像装置１０４の側）へ大きく突出する場合であっても、この交換レンズ１００を撮像装置１０４に装着できる。したがって、撮像装置１０４がミラー１０５を内蔵していても、マイクロレンズアレイ１０２が搭載された交換レンズ１００を接続できる。
【００２０】
本実施形態にかかる撮像装置１０４は、交換レンズ１００に設けられるマイクロレンズアレイ１０２により、リフォーカス可能な画像を生成することができる。一方、撮像装置１０４は、マイクロレンズアレイ１０２を有さない交換レンズを装着することにより、解像度が低下しない通常の画像を生成することができる。
【００２１】
いわゆるＡＰＳ−Ｃサイズの撮像素子を有する撮像装置は、いわゆるフルサイズの撮像素子を有する撮像装置に比較して、交換レンズを装着するマウントから撮像素子までの空間が狭い。このため、交換レンズ１００に設けられるマイクロレンズアレイ１０２を、撮像素子１０７に接近させることができないことがある。そうすると、リフォーカス可能な画像の解像度が低下する。
これに対して、本実施形態によれば、撮像素子１０７をマイクロレンズアレイ１０２に接近させることができる。したがって、撮像素子１０７がいわゆるＡＰＳ−Ｃサイズであっても、撮影されるリフォーカス可能な画像の解像度の低下を防止できる。
また、マイクロレンズアレイ１０２が設けられる交換レンズ１００を、いわゆるフルサイズの撮像素子１０７を有する撮像装置１０４と、ＡＰＳ−Ｃサイズの撮像素子１０７を有する撮像装置１０４の両方に装着して使用することができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
次いで、第２の実施形態に説明する。
まず、図５を参照して、本発明の第２の実施形態による撮像装置６０２について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態による撮像装置６０２の一例を示し、光線の進行方向（光軸）について側方から見た図である。なお、第１の実施形態と共通の構成については、第１の実施形態と同じ符号を付し、説明は省略する。
６００は、第２の実施形態による交換レンズである。６０１は、レンズ伸縮駆動部である。６０２は、第２の実施形態による撮像装置である。６０３は、駆動制御部である。６０４は、駆動部である。
レンズ伸縮制御部６０１について図１１を用いて説明する。
図１１はレンズ伸縮制御部の構成を示す模式図である。
１２００は、レンズ固定部である。１２０１は、伸縮部である。１２０２は制御モーターである。
レンズ駆動制御部６０１はレンズ固定部１２００と伸縮部１２０１と制御モーター１２０２で構成される。
レンズ固定部１２００はレンズユニット１０１とレンズアレイ１０２を相対位置が変わらないように光線を遮らない位置で固定をする。そしてレンズ固定部１２００は伸縮部１２０１に連結され、伸縮部１２０１に連動する。
伸縮部１２０１はレンズ固定部１２００をスライドする機構を有し、光軸方向に伸縮する。伸縮は制御モーター１２０２により行われる。
制御モーター１２０２は駆動制御部６０３が出力するレンズ駆動信号を入力として、内部のモーターの回転と回転量を制御して伸縮部１２０１の伸縮を行う。
【００２３】
交換レンズ６００は、光軸方向の出力側に向かって伸縮可能な伸縮部分７００（図７参照）を有する。伸縮部分７００はレンズ固定部１２００と伸縮部１２０１で構成される。
第１の実施形態と同様に、マイクロレンズアレイ１０２は、レンズユニット１０１の光線情報の出力側に配置される。そして、伸縮部分７００が伸縮すると、レンズユニット１０１の一部または全部とマイクロレンズアレイ１０２とは、伸縮部分とともに光軸方向に移動する。なお、伸縮部分７００の具体的な構成は限定されない。たとえば、筒状に形成され、光軸方向に伸縮可能な構成が適用できる。
交換レンズ６００は、光線情報を内部のレンズユニット１０１に出力する。そして、マイクロレンズアレイ１０２が出力する光線情報を、撮像装置６０２に出力する。
レンズ伸縮駆動部６０１は、駆動制御部６０３が出力するレンズ駆動信号を入力として、レンズユニット１０１とマイクロレンズアレイ１０２を含む交換レンズ６００の伸縮部分７００を、光軸方向に伸縮させる。なお、レンズ伸縮駆動部６０１は、伸縮部分７００を、光軸方向に伸縮させることができる構成であればよく、具体的な構成は限定されない。たとえば、レンズ伸縮駆動部６０１には、公知の各種リニアアクチュエータが適用できる。
駆動制御部６０３には、レンズ情報出力部６０５が出力するレンズ情報と、検知部１０８が出力する検知情報が入力される。また、駆動制御部６０３は、ミラー１０５を駆動するためのミラー駆動信号を駆動部６０４に出力する。また、駆動制御部６０３は、交換レンズ６００のレンズ伸縮駆動部６０１が伸縮部分７００を伸縮するために用いるレンズ駆動信号を、レンズ伸縮駆動部６０１に出力する。
駆動部６０４は、入力されたミラー駆動信号にしたがって、ミラー１０５の駆動を行う。
レンズ伸縮駆動部６０１は、入力されたレンズ駆動信号にしたがって、伸縮部分７００を光軸方向に伸縮する。特に、伸縮部分７００を出力側に伸ばすことによって、レンズユニット１０１の伸縮部分７００およびマイクロレンズアレイ１０２を、撮像素子１０７へ近づける。この際、レンズ伸縮駆動部６０１は、レンズ情報に応じて、伸縮部分７００の伸縮量（伸び量）を調整する。
レンズ情報出力部６０５は、交換レンズ６００のレンズ情報を、撮像装置６０２の駆動制御部６０３に出力する。レンズ情報出力部６０５は、たとえば、交換レンズ６００のレンズ情報がコンピュータ読取り可能な形式で格納されるＲＯＭと、レンズ情報を撮像装置６０２に送信するためのインターフェースなどを有する構成が適用できる。レンズ情報には、少なくとも次の情報が含まれる。レンズユニット１０１の焦点距離ｆ。レンズユニット１０１から交換レンズ６００の撮像装置６０２と接続する接続部分までの距離ｄＲ。交換レンズ６００の伸縮する伸縮部分の外径ｈおよびその長さｄｅｌｔａ＿ｄ。交換レンズ６００の伸縮部分７００の伸縮可能な長さ（最大伸縮量）。また、レンズ情報には、交換レンズ６００がマイクロレンズアレイ１０２付きであるとの情報が含まれていてもよい。
【００２４】
次に、ミラー１０５内蔵の撮像装置６０２にマイクロレンズアレイ１０２付き交換レンズ６００を接続する際の処理の流れについて、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第２の実施形態によるミラー１０５内蔵の撮像装置６０２に、マイクロレンズアレイ１０２付き交換レンズ６００を接続する際の処理を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１とＳ２０２は、第１の実施形態のステップＳ１０１とＳ１０２のそれぞれと同じである（図２参照）。
ステップＳ２０３では、駆動制御部６０３は、接続された交換レンズ６００のレンズ情報に基づいて、撮像装置６０２が接続された交換レンズ６００に対応できるかを判断する。
【００２５】
ステップＳ２０３の判断について、図７を用いて説明する。図７は、交換レンズ６００の伸縮部分７００と撮像素子１０７とマイクロレンズアレイ１０２とミラー１０５の関係を示す模式図である。なお、第１の実施形態と共通の構成には同じ符号を付し、説明は省略する。
７００は、交換レンズ６００の伸縮部分である。７０１は、ミラー１０５が伸縮部分７００と干渉する位置を示す。７０２は、ミラー１０５が伸縮部分７００と干渉しない位置を示す。
ミラー１０５は、回転軸３０２を中心とする回転量が足りないと、伸縮部分７００と干渉する。そこで、撮影を行うためには、ミラー１０５を、レンズユニット１０１からの光線情報が撮像素子１０７に入力可能（被写体の光学像が入射可能）な位置であって、かつ、伸縮部分７００と干渉しない位置に回転させる必要がある。
【００２６】
ミラー１０５が伸縮部分７００に干渉しない回転量について、図８を用いて説明をする。図８は、ミラー１０５の回転量と交換レンズ６００の伸縮部分７００との関係を示す模式図である。なお、図８は、光軸方向の側方から見た図である。
８００は、光軸である。８０１は、光軸８００に平行で、側面視において回転軸３０２を通過する仮想的な直線である。８０２は、光軸８００に直角で、側面視において回転軸３０２を通過する仮想的な直線である。８０３は、側面視における伸縮部分７００の上端である。ｄＣは、撮像素子１０７と回転軸３０２の光軸方向の距離である。ｈＣは、光軸中心と回転軸３０２との光軸方向に直角な方向の距離である。ｈは、伸縮部分７００の外径（または側面視における高さ寸法）である。ｄｅｌｔａ＿ｄは、撮像素子１０７とレンズユニット１０１間の距離がｆ（レンズユニット１０１の焦点距離）となるような、伸縮部分７００の伸縮量（伸び量）である。８０４は、移動後のミラー１０５と仮想的な直線８０１とがなす角である。８０５は、初期位置（図６に示す処理の開始前における位置をいう）におけるミラー１０５と、仮想的な直線８０１がなす角である。ｈｍは、仮想的な直線８０１と伸縮部分７００の上端８０３との光軸に直角な方向の距離である。ｄＬは、ミラー１０５の回転軸３０２と伸縮部分７００までの光軸方向の距離である。Ｌｍは、ミラー１０５の長さである。なお、本実施形態では、光軸８００は伸縮部分７００の中心を通っているものとする。
また、図８の（ａ）は、伸縮部分７００の上端８０３が、仮想的な直線８０１よりも上側に位置する状態を示す。図８（ｂ）は、伸縮部分７００の上端８０３が、仮想的な直線８０１よりも下側に位置する状態を示す。
【００２７】
駆動制御部６０３は、レンズ情報から、次の情報を取得する。レンズユニット１０１の焦点距離ｆ。レンズユニット１０１から交換レンズ６００の撮像装置６０２との接続部分までの距離ｄＲ。交換レンズ６００の伸縮部分７００の外径ｈ。交換レンズ６００の伸縮部分７００の伸縮する距離ｄｅｌｔａ＿ｄ（伸縮量）。
そして、駆動制御部６０３は、以下の式（３）よりｄＬを計算する。
ｄＬ  ＝  ｄＡ  −  （ｄＣ  ＋  ｄｅｌａｔａ＿ｄ）            （３）
また、駆動制御部６０３は、以下の式（４）よりｈｍを計算する。
ｈｍ  ＝  （  ｈｍ  ／  ２  ）  −  ｈＣ            （４）
【００２８】
図８（ａ）に示す状態の場合には、以下（５）の式を満たすと、ミラー１０５と交換レンズ６００が干渉しない。
角８０４  ＞  ＡＲＣＴＡＮ（  ｈｍ  ／  ｄＬ  ）            （５）
図８（ｂ）に示す状態の場合は、以下の式（６）を満たすと、ミラー１０５と交換レンズ６００が干渉しない。
角８０４  ＜  ＡＲＣＳＩＮ（  ｈｍ  ／  Ｌｍ）            （６）
なお、駆動制御部６０３は、交換レンズ６００が装着された場合において、伸縮部分７００の上端８０３とミラー１０５の回転軸３０２との関係が、図８（ａ）に示す関係となるか、図８（ｂ）に示す関係となるかを、あらかじめ判断しておく。この判断は、距離ｈＣと交換レンズ６００の伸縮部分７００の外径ｈに基づいてできる。
そして、駆動制御部６０３は、図８（ａ）に示す関係となる場合には式（７）を充足するかを判定し、図８（ｂ）に示す関係となる場合には式（８）を充足するかを判定する。
ミラー１０５の最大回転量  ≧  初期値の角８０５  ＋  角８０４  （７）
ミラー１０５の最大回転量  ≧  初期値の角８０５  ―  角８０４  （８）
式（７）または式（８）を充足する場合には、駆動制御部６０３は、撮像装置６０２が接続された交換レンズ６００に対応できると判断し、ステップＳ２０４に進む。式（７）または（８）を満たせない場合は、このフローチャートに示す処理を終了する。
【００２９】
図６に戻り、ステップＳ２０４では、駆動制御部６０３は、ステップＳ２０３で計算した式（７）または（８）の右辺の値（またはそれより大きい値）を、ミラー１０５の回転量に決定する。そして、駆動制御部は、決定した回転量だけミラー１０５を回転させるための駆動信号を、駆動部６０４に出力する。そして、駆動部６０４は、入力された駆動信号にしたがって、ミラー１０５を回転させる。回転が終了したらステップＳ２０５へ進む。このように、マイクロレンズアレイ１０２のサイズと位置に応じて、ミラー１０５の回転量を決定する。
ステップＳ２０５では、駆動制御部６０３は、レンズ駆動信号をレンズ伸縮駆動部６０１に出力する。レンズ伸縮駆動部６０１は、入力されたレンズ駆動信号にしたがって、レンズユニット１０１とマイクロレンズアレイ１０２を駆動する。すなわち、レンズ伸縮駆動部６０１は、レンズユニット１０１とマイクロレンズアレイ１０２を含む伸縮部分７００を、光軸方向に沿ってｄｅｌａｔａ＿ｄだけ伸縮させる（伸ばす）。
そして、図６のフローチャートに示す処理を終了する。
【００３０】
本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
さらに、本発明の第２の実施形態では、レンズ情報から、接続された交換レンズ６００がミラー１０５の回転に対応するかを判定し、対応している場合にはミラー１０５の回転量を決定する。そしてその後、ミラー１０５を回転する。したがって、レンズユニット１０１とマイクロレンズアレイ１０２を含む伸縮部分７００を、撮像素子１０７へ近づけることが可能になる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、マイクロレンズアレイ１０２を有する交換レンズ６００を装着する際に、あらかじめミラーアップを行う必要がない。このため、マイクロレンズアレイ１０２を有する交換レンズ６００を装着する際に手間が増加することがない。また、交換レンズ６００を装着してからミラーアップを行うため、撮像装置６０２の内部に異物が侵入すること防止できる。
【００３２】
ここで、本発明の各実施形態にかかる撮像装置１０４，６０２のハードウェア構成の例について簡単に説明する。駆動制御部１０９，６０３は、所定の演算処理を行うＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭとを有するコンピュータが適用される。ＲＯＭには、撮像装置１０４，６０２と交換レンズ１００，６００の各部を制御するためのコンピュータプログラムが、コンピュータ読取り可能な形式で格納されている。そして、ＣＰＵは、このコンピュータプログラムをＲＯＭから読出し、ＲＡＭに展開して実行する。これにより、コンピュータは、駆動制御部１０９，６０３として機能し、撮像装置１０４，６０２と交換レンズ１００，６００の各部を制御する。そして、ＣＰＵがこのコンピュータプログラムを実行することにより、図２や図６のフローチャートに示す処理が実現する。なお、駆動制御部１０９，６０３の処理は、単一の機器が実行してもよく、複数の機器が分担して実行してもよい。
【００３３】
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを呼出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００３４】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、リフォーカス可能な画像を撮影する撮像装置に関し、特に通常画像とリフォーカス可能な画像の両方に対応可能な撮像装置の制御方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１００：交換レンズ、１０１：レンズユニット、１０２：マイクロレンズアレイ、１０３：レンズ情報出力部、１０４：撮像装置、１０５：ミラー、１０６：光学ファインダー、１０７：撮像素子、１０８：検知部、１０９：駆動制御部、１１０：駆動部、１１１：撮像素子駆動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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