(57)【要約】【課題】焦点検出時に、撮像素子の形状を変える場合、撮像検出領域での撮像面湾曲率が所望の曲率にならない場合がある。【解決手段】湾曲に曲げることが可能な撮像面を有する撮像素子において、画面内で焦点検出を行う領域を選択する焦点検出領域選択部を有し、焦点検出領域が選択された時と選択されていない時とで、前記撮像素子の撮像面の湾曲率を異なる湾曲率とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系と、２次元に配列された複数の光電変換素子により構成され、湾曲に曲げることが可能な撮像面を有する撮像素子において、
画面内で焦点検出を行う領域を選択する焦点検出領域選択部を有し、
焦点検出領域が選択された時と選択されていない時とで、前記撮像素子の撮像面の湾曲率を異なる湾曲率とすることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
同一のマイクロレンズを共有する、撮影レンズの第１の瞳領域を透過した対の光束を受光する第１の画素と、撮影レンズの第２の瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光する第２の画素を有し、当該第１の画素と第２の画素から対の像の信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
曲率検出を行う曲率検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
焦点検出を行う領域に少なくとも一つ以上の前記曲率検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどに使用される結像光学系には像面湾曲と呼ばれる収差（以後、像面湾曲収差と呼ぶ）がある。ここで、像面湾曲収差について図１２を用いて説明する。
【０００３】
図１２は被写体がレンズを通り結像する状態を模式的に示した図である。
【０００４】
図１２において、１２０１は光線を表している。点Ａ、Ｂ、Ｃは被写体の一点を表しており、点Ａ’、Ｂ’、Ｃ’は被写体Ａ、Ｂ、Ｃがレンズ２０１を通り、結像した点を表している。図１２に示すとおり、撮像面に入射光が直角に入射するようにしたとき、像面が平面にならずあたかもお碗の内側のように湾曲した像面に結像してしまう。そのため、平面の撮像素子を使用した場合には画面中心部でピントを合わせると周辺部がボケてしまい、逆に周辺部でピントを合わせると中心部がボケてしまうことになる。この現象が像面湾曲収差として画像に現れる。
【０００５】
下記の特許文献１ 、特許文献２ では、この像面湾曲収差による像の歪を補正するため、撮像素子を構成するＣ Ｃ Ｄ やＣ Ｍ Ｏ Ｓ を予め湾曲させたものが開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献２ではレンズの種類により異なる像面湾曲収差による像の歪を補正するために、それぞれ異なるレンズに対応して撮像面の湾曲形状を可変させるものが開示されている。
【０００７】
さらに、撮像素子において、１つの画素の中にある、１つのマイクロレンズで集光されるフォトダイオードを分割することによって、位相差方式の焦点検出を行う技術がある。１つの画素の中のフォトダイオードを２つに分割することによって、各フォトダイオードが撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するように構成されている。そして、２つのフォトダイオードの出力を比較することによって、撮像レンズでの焦点検出を行う技術が開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４６０４３０７号公報
【特許文献２】特開２００７−２０８７７５号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４５９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献２では、撮像面を変形させる際に撮像面全体に最適な力を加えることが困難なため、全面を像面湾曲形状に合わせることができず、撮像面全面に対して像面湾曲収差補正が最適に行われない場合がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮像面位相差検出が可能で、且つ、撮像面の形状を変更させることで像面湾曲収差補正を行うことが可能な撮像素子を有する撮像装置において、より最適な像面位相差検出を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の係る撮像装置は、
撮影光学系と、２次元に配列された複数の光電変換素子により構成され、湾曲に曲げることが可能な撮像面を有する撮像素子において、
画面内で焦点検出を行う領域を選択する焦点検出領域選択部を有し、
焦点検出領域が選択された時と選択されていない時とで、前記撮像素子の撮像面の湾曲率を異なる湾曲率とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る撮像装置によれば、焦点検出領域が選択された領域に対して撮像面を理想に近い曲率とすることで、より高精度の収差補正を行うことができ、焦点検出精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例における撮像素子の構成を示す図
【図２】本発明の実施例における撮像装置のシステム図
【図３】本発明の実施の形態における撮像素子の構造を説明する概念図
【図４】本発明の実施例における撮像チップと歪ゲージの配置図
【図５】歪ゲージによる歪の検出方法について説明する図
【図６】焦点検出領域が選択された様子を模式的に示した図
【図７】本発明の実施例１における撮像面の様子を模式的に示した図
【図８】本発明の実施例１における撮影動作を説明するフローチャート
【図９】本発明の実施例２における撮影動作を説明するフローチャート
【図１０】本発明の実施例３における撮像面の様子を模式的に示した図
【図１１】本発明の実施例３における撮影動作を説明するフローチャート
【図１２】被写体がレンズを通り結像する状態を模式的に示した図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
［実施例１］
図１に、本実施例における撮像素子の電気的な構成例の概略を示す。
【００１６】
図１において、１０１は単位画素を示しており、１０８は信号線、１０９は増幅ＭＯＳアンプ１０５の負荷となる定電流源、１１０は水平選択スイッチ、１１１は出力アンプ、１１２は垂直走査回路、１１３は読み出し回路、１１４は水平走査回路を示している。なお、図１では図の簡略化のために、画素単位１０１を４行×４列のみ示しているが、実際には非常に多数の単位画素１０１が２次元に配置されている。
【００１７】
単位画素１０１内では、１０２はフォトダイオード（ＰＤ）、１０３は転送スイッチ、１０４はフローティングデフュージョン（ＦＤ）、１０５はソースフォロアとして機能する増幅ＭＯＳアンプ、１０６は選択スイッチ、１０７はリセットスイッチを示しており、単位画素１０１はこれらによって構成されている。
【００１８】
ＰＤ１０２において光を電荷に変換し、ＰＤ１０２で発生した電荷は転送スイッチ１０３により転送パルスφＴＸにて転送し、ＦＤ１０４に一時的に蓄積しておく。ＦＤ１０４、増幅ＭＯＳアンプ１０５、及び定電流源１０９でソースフォロアアンプが構成され、選択パルスφＳＥＬによって選択スイッチ１０６で選択された画素の信号電荷は電圧に変換され、信号出力線１０８を経て読み出し回路１１３に出力される。
【００１９】
さらに水平走査回路１１４により駆動された選択スイッチ１１０により出力する信号が選択され、出力アンプ１１１を経て撮像素子外部に出力される。ＦＤ１０４に蓄積された電荷の除去はリセットパルスφＲＥＳによりリセットスイッチ１０７にて行われる。また垂直走査回路１１２では、転送スイッチ１０３、選択スイッチ１０６、リセットスイッチ１０７の選択を行う。
【００２０】
図２は本実施例における撮像装置のシステム概要を示したものである。
【００２１】
図２において、２０１はレンズ、２０２はレンズ駆動部、２０３はメカニカルシャッタ（メカシャッタと表記）、２０４は絞り、２０５はメカニカルシャッタ・絞り駆動部（シャッタ・絞り駆動部と表記）、２０６は撮像素子、２０７はＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路（ＣＤＳ・Ａ／Ｄと表記）、２０８は撮像信号処理回路、２０９はタイミング発生部（ＴＧと表記）、２１０はメモリ部（メモリ部Ｉと表記）、２１１は全体制御演算部、２１２は記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ/Ｆ部と表記）、２１３は表示部、２１４は記録媒体、２１５は外部インターフェース部（外部Ｉ/Ｆ部と表記）、２１６はメモリ部（メモリ部ＩＩと表記）、２１７は操作部、２１９は歪ゲージ、２２０は歪制御部、２２１は焦点検出領域選択部を示している。
【００２２】
撮像素子２０６は、図１を用いて説明した撮像素子である。レンズ２０１を通った被写体像は絞り２０４にて適切な光量に調整され、撮像素子２０６に結像させる。撮像素子２０６内の複数の単位画素に結像した被写体像は、ＣＤＳ・Ａ／Ｄ２０７にて相関２重サンプリング、ゲイン調整、アナログ信号からデジタル信号への変換を行うＡ／Ｄ変換が行われ、撮像信号処理回路２０８に送られる。撮像信号処理回路２０８では、ノイズを軽減するローパスフィルタ処理やシェーディング処理などの各種の画像信号処理、さらにキズ補正やダークシェーディング補正、黒引き処理等の各種の補正、圧縮等を行って画像データを作成する。
【００２３】
レンズ２０１はズームレンズであり、レンズ駆動部２０２により制御され、Ｗｉｄｅ端からＴｅｌｅ端まで可変させることができる。また、レンズ２０１は被写体に焦点を合わせるためのフォーカスレンズも含んでおり、これもレンズ駆動部２０２の制御により制御される。
【００２４】
メカシャッタ２０３は、撮像素子２０６へ入射する光の照射時間を機械的に制御するシャッタ機構である。このメカシャッタ２０３はシャッタ・絞り駆動部２０５によって駆動制御される。
【００２５】
全体制御演算部２１１は撮像装置全体の制御と各種演算を行う。ТＧ２０９は全体制御演算部２１１からの制御信号に基づき、撮像素子２０６を駆動させるための駆動パルスを発生させる。メモリ部Ｉ２１０は画像データを一時的に記憶する。記録媒体制御インターフェース部２１２では記録媒体に画像データの記録または読み出しを行う。表示部２１３は画像データの表示を行う。記録媒体２１４は半導体メモリ等の着脱可能記憶媒体であり、画像データの記録または読み出しを行う。外部インターフェース部２１５は外部コンピュータ等と通信を行う為のインターフェースである。
【００２６】
メモリ部II２１６は全体制御演算部２１１での演算結果や撮影条件等の各種パラメータを記憶する。操作部２１７のレリーズボタンの押し下げ動作により撮影を開始する。歪ゲージ２１９は撮像素子の周辺部に取り付けられており、算出した歪ε１の値を全体制御演算部２１１へ送る。歪制御部２２０は全体制御演算部２１１からの指令に基づき撮像素子２０６の歪量を制御する。焦点検出領域選択部２２１は撮影画像から自動指定またはユーザの指定によって、画面内の所定の場所を焦点検出領域として選択する。
【００２７】
次に、図３を用いて、撮像素子２０６の撮像面の歪制御のメカニズムの概要を説明する。
【００２８】
図３ （ ａ ） および（ ｂ ） は撮像素子２０６の構成を概略的に示す図であり、図３ （ ａ ）は撮像素子２０６の平面図、図３ （ ｂ ） は撮像素子２０６の断面図である。
【００２９】
図３において、３００は撮像部。３０１は支柱枠。３０２は台座。３０３はアクチュエータ３０３であり、２１９は図２で説明した歪ゲージ２１９である。
【００３０】
撮像部３００は支柱枠３０１を介して、台座３０２に固定されている。なお、撮像部３００と支柱枠３０１との接合強度は十分に確保されているものとする。
【００３１】
台座３０２は撮像部３００と比べて十分に硬い部材であり、支柱枠３０１との接合面は平面である。
【００３２】
撮像部３００と台座３０２との間には、駆動装置としてのアクチュエータ３０３が撮像部３００のほぼ中心に接着されている。このアクチュエータ３０３の駆動源はＰ Ｚ Ｔ （ チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電素子からなり、印加される電圧値に応じて、台座３０２の平面に対して垂直方向にその長さを伸縮させる。
【００３３】
このアクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子の伸縮により撮像部３００が変形可能に構成されている。歪ゲージ２１９は撮像部３００に接着されており、撮像部３００の変形に応じて、歪ゲージも変形する。
【００３４】
印加電圧によりアクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子が縮んだ場合は、図３ （ ｃ ）に示すように、撮像部３００はアクチュエータ３０３に押され凹面に変形する。なお、この状態でアクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子への電圧印加を止めると、アクチュエータ３０３は初期状態に戻る。すなわち、撮像部３００は図３ （ ａ ） の状態に戻る。このように撮像部３００に歪を生じさせることができる。
【００３５】
図４、図５を用いて歪ゲージ２１９を用いた撮像素子２０６の歪量εの検出方法の概要について説明する。
【００３６】
図４は図２で説明した歪ゲージ２１９の構成を示している。
【００３７】
図４において、４０１はベース、４０２は抵抗体、４０３は引出し線。歪ゲージ２１９は、薄い電気絶縁物のベース４０１の上に格子状の抵抗線またはフォトエッチング加工した抵抗箔を抵抗体４０２として形成し、引出し線４０３を付けたものである。
【００３８】
次に図５を用いて歪ゲージ２１９による歪量εの検出方法について説明する。
【００３９】
図５（ａ）は物質にかかる引張力（または圧縮力）Ｐと物質の変形量の関係を示した図である。物質に引張力（または圧縮力）Ｐが加わると、このＰに比例した引張歪（圧縮歪）が発生し、長さＬの物質は、Ｌ+ΔＬ（またはＬ-ΔＬ）に変形する。このときのＬとΔＬの割合を歪量εと言う。式で表すと下記のようになる。
ε＝ΔＬ/Ｌ                                      （２）
図５（ｂ）は上記歪量εを検出する代表的なセンサの１つである歪ゲージ２１９の構成を示している。
【００４０】
撮像素子２０６ に歪が発生すると、歪ゲージ２１９のベースを経由して抵抗体（線・箔）に歪が伝わる。発生した歪に対応した抵抗変化と歪量の関係は次式のようになる。
ε＝ΔＲ/（Ｒ×Ｋ）                                  （３）
Ｋ：ゲージ率,  Ｒ：ゲージ抵抗,  ΔＲ：ゲージ抵抗の抵抗変化量      
歪ゲージ２１９の抵抗変化は微少な値であるため、歪ゲージ２１９とのその周辺回路を含めて、図５（ｂ）のようにホイートストンブリッジ回路を形成し、歪量を電圧値に変換して検出する。ここで歪ゲージ２１９の抵抗値をＲ１、それ以外のホイートストンブリッジの抵抗値はＲ２、Ｒ３、Ｒ４とすると入力電圧Ｅと出力電圧ｅとの関係は下記のようになる。
ｅ＝（Ｒ１×Ｒ３−Ｒ２×Ｒ４）×Ｅ/（Ｒ１＋Ｒ２）×（Ｒ３＋Ｒ４）  （４）
ただし、Ｒ２〜Ｒ４、Ｅは固定値とする。
ここでＲ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒとし、歪ゲージ２１９に歪が加わって歪ゲージ２１９の抵抗ＲがＲ+ΔＲになったときの出力電圧ｅの変化分をΔｅとすると、式（４）から
Δｅ＝ΔＲ×Ｅ/（４Ｒ+２×ΔＲ）                            （５）
ΔＲ≪Ｒのとき
Δｅ＝ΔＲ×Ｅ/４Ｒ                                  （６）
ここで式（３）（６）より
Δｅ＝ε２×Ｋ×Ｅ/４                                       （７）
式（７）より
ε＝４×Δｅ/（Ｋ×Ｅ）                                     （８）
実際には、歪ゲージ２１９とその周辺回路は撮像素子の温度の影響を受けるため、式（８）で表される歪εは下記のようになる。
ε＝４×β×Δｅ/（Ｋ×Ｅ）        ただしβは温度係数       （９）
つまり、Ｋ、βは定数なので入力電圧Ｅと出力電圧ｅの変化分Δｅが分かれば歪εが検出できる。
【００４１】
図６、図７、図８を用いて焦点検出を行う際に特定の被写体領域（以降、焦点検出領域）が選択された場合の曲率制御方法について説明する。
【００４２】
一般的に焦点検出に関しては、画面全体や固定された領域に対して焦点検出処理を行う検出方法と、画面内の任意の領域や選択された特定の被写体に対して焦点検出処理を行う検出方法がある。特定の被写体を選択する方法としては、ユーザがカメラの表示部２１３を確認しながら手動で選択する方法や、人物などの被写体を自動で検出し、検出された被写体を焦点検出の対象として自動で選択する場合などがある。
【００４３】
本実施例では、上記の画面内の任意の領域や画面内の特定の被写体に対して焦点検出を行う場合に、撮像素子の曲率を制御することで焦点検出精度を向上する。
【００４４】
図６は焦点検出領域選択部２２１で焦点検出領域が選択された様子を模式的に示した図であり、図７は図６のα-α´方向の撮像面を模式的に示した図である。
【００４５】
本実施例では画面をＡ１、Ａ２、Ａ３の３つの領域に分割して、それぞれの領域に対応した曲率制御がなされるようにしている。図６の６０１はＡ１の領域内の被写体に焦点検出領域が選択された例、６０２はＡ２の領域内の被写体に焦点検出領域が選択された例、６０３はＡ３の領域内の被写体に焦点検出領域が選択された例を示している。実際のカメラ動作としては、Ａ１またはＡ２またはＡ３のいずれか１つの領域で焦点検出領域が選択される。
【００４６】
次に図７を用いて、図６の例での各領域に対応した曲率制御方法について説明する。
【００４７】
図７（ａ）において、７０１はアクチュエータ３０３を制御した場合の実際の撮像面の湾曲の様子を示しており、７０２は光学条件に対応した撮像面の理想の曲率を示している。本実施例における理想の曲率とは、レンズを通った光線が撮像面の全面で垂直に入射する曲率であり、撮像面が入射光に対して垂直に近くなるほど収差が小さくなり、焦点検出精度を向上することができる。
【００４８】
図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ１、Ａ２、Ａ３のそれぞれの領域に焦点検出領域が選択された場合の歪量εｉの設定値を示した表である。焦点検出領域が選択された場合には、図７(ｂ)の表をもとに各領域に対応した歪量εｉになるように曲率制御が行われる。
【００４９】
本実施例ではアクチュエータ３０３を中心に配置して曲率制御を行うため、中心の曲率が最も大きくなり周辺ほど曲率は小さくなる。図７（ａ）において、焦点検出領域６０１が選択された場合は、歪ゲージ２１９の歪量εｉがε１となるようにアクチュエータ３０３を制御することで、Ａ１の領域で撮像面の曲率が最適になる。このとき、Ａ２、Ａ３の領域は理想の曲率からは外れた曲率となり、最適な曲率にはなっていない。
【００５０】
焦点検出領域６０２が選択された場合は、歪ゲージ２１９の歪量εｉがε２となるようにアクチュエータ３０３を制御することで、Ａ２の領域で撮像面の曲率が最適になる。このとき、Ａ１、Ａ３の領域は理想の曲率からは外れた曲率となり、最適な曲率にはなっていない。
【００５１】
焦点検出領域６０３が選択された場合は、歪ゲージ２１９の歪量εｉがε３となるようにアクチュエータ３０３を制御することで、Ａ３の領域で撮像面の曲率が最適になる。このとき、Ａ１、Ａ２の領域は理想の曲率からは外れた曲率となり、最適な曲率にはなっていない。
【００５２】
図７（ａ）で示す通り、焦点検出領域６０３が選択された場合には撮像面全体では理想の曲率よりもかなり大きな曲率となっている。しかし、Ａ３領域で比べれば、焦点検出領域６０１が選択された場合のＡ３領域の曲率に比べて、理想の曲率に近い曲率となっている。このように焦点検出領域が存在する領域において理想の曲率と実際の曲率が近くなるように撮像面の曲率を制御することで、焦点検出精度を向上することができる。
【００５３】
次に図８を用いて本実施例における撮影の動作について説明する。
【００５４】
図８は本実施の形態における撮影動作を説明するフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ８０１で撮影が開始されると、ステップＳ８０２でユーザによる焦点検出領域の選択が行われたか否かを判定する。
【００５６】
ステップＳ８０２で焦点検出領域が選択された場合は、ステップＳ８０３で焦点検出領域用の歪量εｉを選択する。本実施例では歪量εｉは図７（ｂ）の表から選択される。
【００５７】
ステップＳ８０４では、圧電素子オン信号と、ステップＳ８０３で選択した歪量εｉに基づいて算出された駆動量信号Ｓ１を歪制御部２２０へ出力する。歪量εｉと駆動量信号Ｓ１の関係は次式であらわされる。
Ｓ１＝εｉ×Ｋ
Ｋ：定数
歪量εｉと駆動量信号Ｓ１は比例関係にあり、歪量εｉが大きいときには、駆動量信号Ｓ１を大きくする必要がある。つまり、より多くの電圧を圧電素子に印加することで、撮像面により大きな歪を生じさせることができる。
【００５８】
ステップＳ８０５で、歪制御部２２０は、入力された駆動量信号に基づいた電圧を、アクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子へ印加する。アクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子は印加電圧に応じて伸縮し、この結果、撮像素子２０６は変形する。
【００５９】
ステップＳ８０６でデフォーカス量を算出するための画像撮影を行う。
【００６０】
ステップＳ８０７では全体制御演算部において、ステップＳ８０６で撮影した画像を用いてデフォーカス量の算出を行う。
【００６１】
ステップＳ８０８では、ステップＳ８０７で算出されたデフォーカス量に基づいてレンズ駆動部によってフォーカスレンズが駆動する。
【００６２】
ステップＳ８０８まででフォーカスのための動作が完了すると、ステップＳ８０９で被写体の撮影を行う。
【００６３】
そして最後にステップＳ８１０で撮像信号処理回路において、湾曲によって補正しきれなかった歪や収差の補正やその他の画像補正を行い、現像処理が行われた後、メモリに記録され、ステップＳ８１１で撮影が終了する。画像処理による歪補正や収差補正の方法については説明を省略する。
【００６４】
ステップＳ８０２で焦点検出領域が選択されなかった場合には、Ｓ８１２で被写体撮影用歪量ε０を算出する。本実施例では被写体撮影用歪量ε０は全領域の歪量εｉの平均値とし、条件に依らず固定値として設定する。
ε０＝Ａ
※Ａ：定数
ステップＳ８１３では、圧電素子オン信号と、ステップＳ８１２で算出した歪量ε０に基づいて算出された駆動量信号Ｓ０を歪制御部２２０へ出力する。歪量ε０と駆動量信号Ｓ０の関係は次式であらわされる。
Ｓ０＝ε０×Ｋ
Ｋ：定数
ステップＳ８１４で、歪制御部２２０は、入力された駆動量信号Ｓ０に基づいた電圧を、アクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子へ印加する。アクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子は印加電圧に応じて伸縮し、この結果、撮像素子２０６は変形する。以降、ステップＳ８０６からステップＳ８１１までは前述した動作が行われる。
【００６５】
このように焦点検出領域が選択された場合に、焦点検出領域が選択された領域に対して撮像面を理想に近い曲率とすることで、より高精度の収差補正を行うことができ、焦点検出精度を向上することができる。
【００６６】
本実施例では焦点検出領域に対して３つの領域に分割して撮像面の曲率を制御する方法について説明したが、分割数や分割方法に関してはこれに依らない。
【００６７】
また、本発明の実施例では撮像面の形状の変更方法として、撮像素子内のアクチュエータ３０３を制御することで撮像面の形状を制御する方法を示したが、撮像面を吸引することでの制御や電磁石の引力による制御など、他の方法で撮像面の形状を制御する場合であっても同様に実現することができる。
【００６８】
また、本発明の実施例ではアクチュエータを中央に固定して撮像面を湾曲させる構成として説明したが、撮像面を湾曲させるための部材を前後左右へ動かすことも可能であり、その場合、撮像面の特定の領域に対してさらに精度よく曲率制御することも可能となる。
【００６９】
［実施例２］
実施例１では焦点検出領域が一つ設定された場合にその焦点検出領域を含む領域の撮像面が理想に近い曲率になるように制御する方法について説明したが、前述した特許文献３で示したような撮像素子を用いた場合には複数の領域で同時に焦点検出を行うことができるため、焦点検出領域が二つ以上設定される場合がある。
【００７０】
実施例２では焦点検出領域が複数選択された場合でも、焦点検出精度を向上することができる方法について説明する。
【００７１】
実施例２における撮像素子、撮像装置の基本的な構成と動作は、実施例１の図１〜図７で説明した構成と同様であるため説明を省略し、以後の説明では図１〜図７の図面および符号は流用して説明する。
【００７２】
本実施例では、焦点検出領域が複数選択された場合、選択された焦点検出領域を含むそれぞれの領域に対応した歪量εを算出し、算出したそれぞれの歪量εから最終的な歪量εを算出し、それに基づいて撮像面の曲率制御を行う。
【００７３】
最終的な歪量εの算出方法としては、それぞれの領域に対応した歪量εｉの平均値を用いる場合や、選択された複数の焦点検出領域に対してそれぞれ重みづけを行い、各領域の重みづけの結果を歪量εｉに係数として掛け合わせたものを最終的な歪量εとして用いる場合などがある。
【００７４】
これにより、焦点検出領域が複数選択された場合でも、撮像面の曲率が理想の曲率に対して大きく外れる領域を無くすことができ、各焦点検出領域での焦点検出精度を向上することができる。
【００７５】
図９を用いて本実施例における撮影動作について説明する。
【００７６】
図９は本実施の形態における撮影動作を説明するフローチャートである。
【００７７】
ステップＳ９０１で撮影が開始されると、ステップＳ９０２でユーザによる焦点検出領域の選択が行われたか否かを判定する。
【００７８】
ステップＳ９０２で焦点検出領域が選択された場合には、ステップＳ９０３で焦点検出領域が複数選択されているか否かを判定する。
【００７９】
ステップＳ９０３で焦点検出領域が複数選択された場合には、ステップＳ９０４で焦点検出用歪量εを算出する。
【００８０】
本実施例では次式で示すように、選択された複数の焦点検出領域に対応した各歪量εｉの平均値を算出して最終的な歪量εとして用いる。
【００８１】
【数１】
2018014657.tif 000003
【００８２】
ステップＳ９０５では、圧電素子オン信号と、ステップＳ９０４で算出した歪量εに基づいて算出した駆動量信号Ｓ２を歪制御部２２０へ出力する。歪量εと駆動量信号Ｓ２の関係は次式であらわされる。
Ｓ２＝ε×Ｋ
Ｋ：定数
歪量εと駆動量信号Ｓ２は比例関係にあり、歪量εが大きいときには、駆動量信号Ｓ２を大きくする必要がある。つまり、より多くの電圧を圧電素子に印加することで、撮像面により大きな歪を生じさせることができる。
【００８３】
ステップＳ９０６で、歪制御部２２０は、入力された駆動量信号に基づいた電圧を、アクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子へ印加する。アクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子は印加電圧に応じて伸縮し、この結果、撮像素子２０６は変形する。
【００８４】
ステップＳ９０７でデフォーカス量を算出するための画像撮影を行う。
【００８５】
ステップＳ９０８では全体制御演算部において、ステップＳ９０７で撮影した画像を用いてデフォーカス量の算出を行う。
【００８６】
ステップＳ９０９では、ステップＳ９０８で算出されたデフォーカス量に基づいてレンズ駆動部によってフォーカスレンズが駆動する。
【００８７】
ステップＳ９０９まででフォーカスのための動作が完了すると、ステップＳ９１０で被写体の撮影を行う。
【００８８】
そして最後にステップＳ９１１で撮像信号処理回路において、湾曲によって補正しきれなかった歪や収差の補正やその他の画像補正を行い、現像処理が行われた後、メモリに記録され、ステップＳ９１２で撮影が終了する。
【００８９】
画像処理による歪補正や収差補正の方法については説明を省略する。
【００９０】
ステップＳ９０２で焦点検出領域が選択されなかった場合には、ステップＳ９１３からステップＳ９１６の動作が行われる。
【００９１】
ステップＳ９１３からステップＳ９１６については実施例１で図８を用いて説明したステップＳ８１２からステップＳ８１５の動作と同様のため説明は省略する。
【００９２】
ステップＳ９０３で焦点検出領域が一つだけ選択された場合には、ステップＳ９１７からステップＳ９２０の動作が行われる。
【００９３】
ステップＳ９１７からステップＳ９２０の動作についても、実施例１で説明したステップＳ８０３からステップＳ８０６の動作と同様のため説明は省略する。
【００９４】
このように焦点検出領域が選択された場合に、焦点検出領域が複数選択された場合においても、それぞれの焦点検出領域に対して撮像面を理想に近い曲率とすることで、より高精度の収差補正を行うことができ、焦点検出精度を向上することができる。
【００９５】
［実施例３］
実施例１では焦点検出領域が一つ設定された場合にその焦点検出領域を含む領域の撮像面曲率が理想に近い曲率になるように制御する方法について説明した。その際、歪ゲージを撮像素子に対して一つ設置し、その歪量εｉを算出することで各領域に対応した理想に近い曲率となるような制御を行った。
【００９６】
しかし、その場合には歪ゲージを張り付けている焦点検出領域については歪量を正確に算出することができ、曲率も所望の曲率になる可能性が高いが、歪ゲージを張り付けていない領域の歪量の算出は精度が落ち、その領域の曲率は所望の曲率にならないことがある。
【００９７】
実施例３では各焦点検出領域を撮像する撮像面にそれぞれ歪ゲージを張り付けて、領域ごとの歪量を精度よく算出することで、各焦点検出領域に対して精度よく曲率制御を行うことができ、それにより焦点検出精度を向上することができる。
【００９８】
実施例３における撮像素子、撮像装置の基本的な構成と動作は、実施例１の図１〜図６で説明した構成と同様であるため説明を省略し、以後の説明では図１〜図６の図面および符号は流用して説明する。
【００９９】
図１０（ａ）において、本実施例での図６で示した各焦点検出領域６０１から６０３での撮像面湾曲の様子を示している。
【０１００】
図１０（ａ）の歪ゲージ２１９ａはＡ１の検出領域を撮像する撮像面に張り付けられた歪ゲージ、歪ゲージ２１９ｂはＡ２の検出領域を撮像する撮像面に張り付けられた歪ゲージ、歪ゲージ２１９ｃはＡ３の検出領域を撮像する撮像面に張り付けられた歪ゲージを示している。
【０１０１】
図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ１、Ａ２、Ａ３のそれぞれの領域に焦点検出領域が選択された場合の歪量εａ、εｂ、εｃの設定値を示した表である。ここで、歪量εａ、εｂ、εｃはそれぞれ歪ゲージ２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃの歪量を表している。いずれかの焦点検出領域が選択された場合には、図７(ｂ)の表をもとにそれぞれの焦点検出領域に対応した歪量になるように曲率制御が行われる。
【０１０２】
図１０（ａ）において、焦点検出領域６０１が選択された場合は、歪ゲージ２１９ａの歪量εａがε１となるようにアクチュエータ３０３を制御することで、Ａ１の領域で撮像面の曲率が最適になる。このとき、Ａ２、Ａ３の領域は理想の曲率からは外れた曲率となり、最適な曲率にはなっていない。
【０１０３】
焦点検出領域６０２が選択された場合は、歪ゲージ２１９ｂの歪量εｂがε２となるようにアクチュエータ３０３を制御することで、Ａ２の領域で撮像面の曲率が最適になる。このとき、Ａ１、Ａ３の領域は理想の曲率からは外れた曲率となり、最適な曲率にはなっていない。
【０１０４】
焦点検出領域６０３が選択された場合は、歪ゲージ２１９ｃの歪量εｃがε３となるようにアクチュエータ３０３を制御することで、Ａ３の領域で撮像面の曲率が最適になる。このとき、Ａ１、Ａ２の領域は理想の曲率からは外れた曲率となり、最適な曲率にはなっていない。
【０１０５】
次に図１１を用いて本実施例における撮影動作について説明する。
【０１０６】
図１１は本実施の形態における撮影動作を説明するフローチャートである。
【０１０７】
ステップＳ１１０１で撮影が開始されると、ステップＳ１１０２でユーザによる焦点検出領域の選択が行われたか否かを判定する。
【０１０８】
ステップＳ１１０２で焦点検出領域が選択された場合には、ステップＳ１１０３で焦点検出用歪量εｘを選択する。
【０１０９】
εｘとは、図１０（ａ）で示した歪ゲージ２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃ・・・の歪量εａ、εｂ、εｃ・・・のいずれかの歪量を示しており、選択された焦点検出領域に対応した歪ゲージの歪量を選択する。本実施例ではεｘは図１０（ｂ）の表から選択される。
【０１１０】
ステップＳ１１０４では、圧電素子オン信号と、ステップＳ１１０３で選択した歪量εｘに基づいて算出された駆動量信号Ｓｎを歪制御部２２０へ出力する。
【０１１１】
本実施例における駆動信号量Ｓｎとは、図１０（ｂ）で示す各歪量ε１、ε２、ε３に基づいて算出される駆動信号量を示している。
歪量εｘと駆動量信号Ｓｎの関係は次式であらわされる。
Ｓｎ＝εｘ×Ｋｘ
Ｋｘ：各歪ゲージ２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃ・・・に対応した定数
ステップＳ１１０５で、歪制御部２２０は、入力された駆動量信号に基づいた電圧を、アクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子へ印加する。アクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子は印加電圧に応じて伸縮し、この結果、撮像素子２０６は変形する。このように、選択された焦点検出領域に対応した歪ゲージの歪量を制御するように撮像面の曲率制御を行う。
【０１１２】
以降、ステップＳ１１０６からステップＳ１１１５の動作は実施例１で説明したステップＳ８０６からステップＳ８１５の動作と同様のため説明は省略する。
【０１１３】
このように各焦点検出領域を撮像する撮像面に歪ゲージをそれぞれ配置することで、各焦点検出領域での歪量を正確に算出することができるため、湾曲率制御の精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０１  単位画素、１０８  信号線、１０９  定電流源、１０５  増幅ＭＯＳアンプ、
１１０  水平選択スイッチ、１１１  出力アンプ、１１２  垂直走査回路、
１１３  読み出し回路、１１４  水平走査回路
【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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【図１２】
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