(57)【要約】【課題】マイクロレンズアレイを介して被写体光を受光する受光素子アレイの出力から、焦点検出と被写体像の取得とを同時に行う撮像装置を提供する。【解決手段】撮影レンズ２１からの光束はミラー１１により反射され、撮像素子の受光面１５ａとミラー１１に対し共役な予定焦点面１２ａへ導かれる。焦点検出ユニット１２は、マイクロレンズアレイ５２と受光素子アレイ５３を備え、各々のマイクロレンズの頂点が上述した予定焦点面１２ａから所定間隔離れた場所に位置するように設置される。画像処理装置１６は、任意の像面の画像を合成する技術を用いて、受光素子アレイ５３の出力から予定焦点面１２ａに相当する像面の画像を合成する。そして、この画像をＬＣＤパネルの縦横の画素数に合わせてバイキュービック法等の公知の画素補間方法を用いて変換する。変換結果はＬＣＤモジュール１７へ出力され、ファインダー画像として利用される。【選択図】図５
2011010013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系と、
前記結像光学系からの光束を受光して被写体像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系の予定焦点面から所定間隔離れた位置に設置された、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、
前記複数のマイクロレンズの各々に対してそれぞれ複数の受光素子を有し、前記結像光学系からの光束を前記マイクロレンズアレイを介して受光して複数の受光信号を出力する受光素子アレイと、
前記複数の受光信号に基づいて、前記結像光学系のデフォーカス量を検出する検出手段と、
前記複数の受光信号に基づいて、前記予定焦点面における被写体像の画像信号を合成する合成手段と、
前記合成手段が合成した画像信号を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記結像光学系からの光束を前記撮像手段と前記マイクロレンズアレイとのいずれか一方へ選択的に向ける選択手段を更に備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記複数の受光信号を記録媒体へ記録する記録手段を更に備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像装置の状態を、前記マイクロレンズアレイの位置と前記予定焦点面とが前記所定間隔離れている第１状態と、前記マイクロレンズアレイの位置と前記予定焦点面とが一致している第２状態と、の間で切り替える切替手段を更に備え、
前記表示手段は、前記撮像装置が前記第２状態のとき、前記合成手段が合成した画像信号の代わりに、前記複数の受光信号から成る画像信号を表示することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記撮像装置の外部から操作可能な操作部材と、
前記デフォーカス量に基づいて前記結像光学系の焦点状態を自動的に調節する自動焦点調節モードと、前記操作部材による操作に基づいて前記結像光学系の焦点状態を調節する手動焦点調節モードと、のいずれか一方のモードで動作する焦点調節手段とを更に備え、
前記切替手段は、前記焦点調節手段が前記手動焦点調節モードによる動作を開始する時、前記撮像装置の状態を前記第２状態へ切り替えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記表示手段は、前記焦点調節手段が前記手動焦点調節モードで動作するとき、前記複数の受光信号から成る画像信号の一部を拡大表示することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のマイクロレンズを介して被写体光を受光する受光素子アレイの出力から、被写体像を合成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載されている画像合成方法を利用すると、１度の撮像で得られた受光素子アレイの出力から、任意の像面の、あるいは任意の絞り径の画像を合成することが可能である。特許文献１と同様に構成された受光素子アレイの出力を用いるその他の技術として、光学系の焦点状態の検出に用いる技術が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
他方、焦点検出装置の出力からフレーミング等に用いる画像情報を構成する撮像装置が特許文献３の図１４に記載されている。特許文献３に記載されている撮像装置は、入射光をほぼ全反射するクイックリターンミラーを備え、非撮影時には被写体光のほぼ全量を焦点検出系へ向ける。そして、焦点検出系の出力から画像情報を構成し、表示装置等へ表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４４７１号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６６１６号公報
【特許文献３】特開２００８−２８６８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３では、特許文献２の焦点検出装置が用いる受光素子アレイの出力から観察用の被写体像を得る具体的な方法について述べられていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、結像光学系と、前記結像光学系からの光束を受光して被写体像を撮像する撮像手段と、前記結像光学系の予定焦点面から所定間隔離れた位置に設置された、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、前記複数のマイクロレンズの各々に対してそれぞれ複数の受光素子を有し、前記結像光学系からの光束を前記マイクロレンズアレイを介して受光して複数の受光信号を出力する受光素子アレイと、前記複数の受光信号に基づいて、前記結像光学系のデフォーカス量を検出する検出手段と、前記複数の受光信号に基づいて、前記予定焦点面における被写体像の画像信号を合成する合成手段と、前記合成手段が合成した画像信号を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、マイクロレンズアレイを介して被写体光を受光する受光素子アレイの出力から、焦点検出と被写体像の取得とを同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の撮像装置の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態による撮像装置に組み込まれている焦点検出光学系の構成を示す図である。
【図３】マイクロレンズアレイ５２と受光素子アレイ５３の斜視図である。
【図４】第１の実施の形態の焦点検出ユニット１２による焦点検出方式を説明するための図である。
【図５】焦点検出ユニット１２の不感帯を示す図である。
【図６】第２の実施形態における焦点検出ユニット１２の構成を示す側面図である。
【図７】画像処理装置１６が作成する拡大画像の例を示す図である。
【図８】第２の焦点検出方法の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の撮像装置の構成を示す断面図である。なお、図１では本願発明の焦点検出装置および撮像装置に係わる機器および装置のみを示し、それ以外の機器および装置については図示と説明を省略する。本実施形態の撮像装置は、カメラボディ１にレンズ鏡筒２が着脱可能に装着され、レンズ鏡筒２は各種の交換レンズを内蔵したレンズ鏡筒に交換可能である。
【００１０】
カメラボディ１は、ミラー１１，焦点検出ユニット１２（以下、ＡＦユニット１２と称する場合がある）フィルター１３，シャッター１４，撮像素子１５，画像処理装置１６，ＬＣＤモジュール１７，接眼レンズ１８，電気接点１９，ボディ駆動制御装置２０などを備えている。ミラー１１は、撮影レンズ２１からの光束を全反射する反射部材である。焦点検出ユニット１２は、焦点検出装置の一部を構成するユニットである。フィルター１３は、光学的ローパスフィルターと赤外線カットフィルターを合わせたものである。シャッター１４は撮像素子１５の露光状態を制御する。撮像素子１５はＣＣＤやＣＭＯＳなどから構成され、撮影レンズ２１により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する。画像処理装置１６は、撮影レンズ２１の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を検出すると共に、ＬＣＤモジュール１７へ出力する表示用画像の合成を行う。ＬＣＤモジュール１７はＬＣＤパネルを備えた表示装置であり、いわゆる電子ビューファインダー（ＥＶＦ）として機能する。ボディ駆動制御装置２０は不図示のマイクロコンピューター，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄコンバーターなどから構成され、カメラの各種演算，シーケンス制御，撮像素子の駆動制御などを行う。
【００１１】
一方、レンズ鏡筒２は、撮影レンズ２１（レンズ２１ａ〜２１ｅ），絞り２２，レンズ駆動制御装置２３などを備えている。レンズ駆動制御装置２３は不図示のマイクロコンピューター，ＲＯＭ，ＲＡＭ，レンズ駆動用アクチュエーター，絞り駆動用アクチュエーターなどから構成され、撮影レンズ２１の焦点調節や絞り２２の開口調節などを行う。なお、カメラボディ１のボディ駆動制御装置２０とレンズ鏡筒２のレンズ駆動制御装置２３は、交換レンズ２のマウント部に設けられた電気接点１９を介して電気的に接続されており、各種情報の授受を行う。
【００１２】
非撮影時には、図１に実線で示すように、ミラー１１が撮影光路中に置かれる。このとき、撮影レンズ２１を透過した被写体光はミラー１１により全反射してＡＦユニット１２へ入射する。図１に、このときの被写体光の光軸位置Ｒを示す。画像処理装置１６はこのときＡＦユニット１２が出力する受光信号に基づいて、次の２つの動作を行う。１つは、撮影レンズ２１の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を検出する動作である。画像処理装置１６は検出したデフォーカス量をボディ制御装置２０へ出力する。もう１つは、被写体像の画像信号を合成し、ＬＣＤモジュール１７へその画像信号を出力する動作である。ＬＣＤモジュール１７はこの画像信号に基づき、ＬＣＤパネルへ画像を表示する。この画像は、接眼レンズ１８を介して撮影者の目へ導かれる。撮影者はこの画像により被写体像を視認する。
【００１３】
撮影時には、図１に破線で示すように、ミラー１１が撮影光路中から待避し、撮像素子１５による被写体像の撮影が行われる。撮像素子１５から出力された画像信号は、図１に示した画像処理装置１６とは異なる不図示の画像処理装置により処理され、被写体像の画像信号が不図示のメモリカードなどの記録装置に記録される。
【００１４】
図２は、第１の実施の形態による撮像装置に組み込まれている焦点検出光学系の構成を示す図である。ミラー１１が撮影光路中から退避したとき、撮影レンズ２１は、撮像素子１５（図１参照）の受光面１５ａに被写体像を結像する。ミラー１１が撮影光路中に存在するとき、撮影レンズ２１からの光束はミラー１１により反射され、撮像素子の受光面１５ａとミラー１１に対し共役な予定焦点面１２ａへ導かれる。なお、この予定焦点面１２ａにおいて被写体像のピントが合うように、撮影レンズ２１の焦点調節が行われる。
【００１５】
焦点検出ユニット１２は、マイクロレンズアレイ５２と受光素子アレイ５３がカバーガラス５４で蓋をしたパッケージ５５の中に封入されている。焦点検出ユニット１２は、各々のマイクロレンズの頂点が上述した予定焦点面１２ａから所定間隔離れた場所に位置するように設置される。
【００１６】
なお、像高の高い部分の焦点検出用光束を用いて焦点検出を行う場合には、予定焦点面１２ａの近傍から後述するマイクロレンズアレイ５２の間にフィールドレンズ５１を挿入し、像高の高い部分の光線を光軸方向から曲げるようにしてもよい。以下では、フィールドレンズ５１を無視して説明する。
【００１７】
図３はマイクロレンズアレイ５２と受光素子アレイ５３の斜視図である。受光素子アレイ５３はマイクロレンズアレイ５２の背後のごく近傍に配置されるが、図３では説明のために実際より離して描画している。マイクロレンズアレイ５２上には複数のマイクロレンズＭＬが一点鎖線で表す光軸位置Ｒを中心に二次元状に配列されている。そして受光素子アレイ５３上には、複数の受光素子を二次元状に配列した受光素子群５３１が、各々のマイクロレンズＭＬに対応する形で二次元状に配列されている。図３では、２５個のマイクロレンズＭＬが５行５列に配列されており、これらのマイクロレンズＭＬに対応する形で２５個の受光素子群５３１が５行５列に配列されている。各々のマイクロレンズＭＬに入射した光束は、各々のマイクロレンズＭＬに対応する受光素子群５３１へ入射する。迷光を防止するため、マイクロレンズアレイ５２の表面には遮光マスクが設けられ、側面には遮光膜が塗装されている。図３ではこれらの遮光マスクおよび遮光膜が斜線により示されている。
【００１８】
以下、焦点検出ユニット１２を用いた焦点検出の原理について説明する。
【００１９】
図４は、第１の実施の形態の焦点検出ユニット１２による焦点検出方式を説明するための図である。図４は、図３のＡ〜Ａ断面におけるマイクロレンズアレイ５２および受光素子アレイ５３を示しているが、説明の便宜のためマイクロレンズＭＬおよび受光素子群５３１が５組より多く並んだ状態を図示している。この一実施の形態では、１個のマイクロレンズＭＬとそのマイクロレンズＭＬに対応する受光素子群の組を１個の画素と呼ぶ。図５では、各マイクロレンズＭＬごとに１列当たり５個の受光素子を有する画素が並んでいる。
【００２０】
マイクロレンズアレイ５２および受光素子アレイ５３は、各々の受光素子のマイクロレンズＭＬによる像がマイクロレンズＭＬの頂点よりわずかに被写体側の結像面１２ｂに結像するよう構成されている。また焦点検出ユニット１２は、この結像面１２ｂが撮影レンズ２１の予定焦点面１２ａの近傍になるように配置されている。
【００２１】
第１の実施の形態の焦点検出装置１６は、瞳分割型位相差検出方式による焦点検出装置である。すなわち、撮影レンズ２１の瞳面上の一対の領域を通過した一対の光束により形成される一対の被写体像の位置ずれ量に基づいて、撮影レンズ２１のデフォーカス量を検出する。デフォーカス量を検出する方法は、例えば以下に具体的に説明する２種類の方法などが存在する。
【００２２】
第１の焦点検出方法は、隣接する画素、または一つおきなどの画素の受光素子群で検出した一対の被写体像の位置ずれ量に基づいてデフォーカス量を検出する方法である。図５に示すＡ列とＢ列の受光素子群上に結像された一対の被写体像は、結像面１２ｂ上のＡ’、Ｂ’で示す「マイクロレンズＭＬによる受光素子群の逆投影像」の位置に、撮像レンズ２１により結像される一対の被写体像に対応する。したがって、Ａ列とＢ列の受光素子群の出力に基づいて、結像面１２ｂ上の撮影レンズ２１により結像された一対の被写体像の位置ずれ量を検出する。
【００２３】
第２の焦点検出方法は、連続して配置される画素の各受光素子群の端からｎ番目どうしの受光素子出力を繋げた波形が表す合成像と、（ｎ＋ｍ）番目どうしの受光素子出力を繋げた波形が表す合成像との位置ずれ量に基づいてデフォーカス量を検出する方法である。図５に示すように、連続して配置される画素の各受光素子群の左端から２番目の受光素子ｃの出力を繋げた信号列に対応する像と、左端から４番目の受光素子ｄの出力を繋げた信号列に対応する像は、結像面１２ｂ上のＣ’とＤ’で示す「マイクロレンズＭＬによる受光素子群の逆投影像」の位置に撮影レンズ２１により結像される一対の被写体像に対応する。すなわち、受光素子ｃを連ねた離散的受光素子群Ｃと、受光素子ｄを連ねた離散的受光素子群Ｄの出力波形が表す合成像がそれぞれＣ’とＤ’の位置の被写体像に対応する。したがって、受光素子群Ｃと受光素子群Ｄの出力に基づいて、結像面１２ｂ上の撮影レンズ２１により結像された一対の被写体像の位置ずれ量を検出する。
【００２４】
本実施形態による撮像装置は、これら２つの焦点検出方法のうち、第２の焦点検出方法を主に利用する。これは、撮影レンズ２１の絞り２２（図１）が小さいときには十分な数の信号列が採れず、第１の焦点検出方法を利用することができないためである。他方、第２の焦点検出方法にはいわゆる不感帯の問題が存在するが、撮像装置はマイクロレンズＭＬの頂点と予定焦点面１２ａ（図２）とを所定間隔離すことにより、不感帯の問題を解消している。以下、不感帯の問題について詳述する。
【００２５】
図５は、焦点検出ユニット１２の不感帯を示す図である。図５（ａ）に、図２に示した焦点検出ユニットのうち、マイクロレンズアレイ５２および受光素子アレイ５３のみを拡大した図を示す。また図５（ｂ）に、被写体光の入射方向からマイクロレンズアレイ５２および受光素子アレイ５３を見た図を示す。図５（ｂ）では、各々のマイクロレンズＭＬと受光素子群５３１とを重ねて描画している。
【００２６】
図５（ｂ）に示すような、細線状の像７１を結ぶ被写体に対して焦点検出を行うことを考える。仮に予定焦点面１２ａがマイクロレンズＭＬの頂点と一致していた場合、すなわち図５（ａ）に示す面１２ａ’が予定焦点面であった場合には、被写体像はピントが合った状態で図５（ａ）中の７１’で示す位置に結像する。このとき、位置７１’からの被写体光はいずれの受光素子にも入射しない。従って、位置７１’に結像した被写体像は焦点検出に反映されず、ピントが合った事が正しく検出されない。この焦点検出に反映されない領域を不感帯と呼ぶ。被写体像のパターンがこれ以外のパターンの場合でも、受光素子アレイ５３の出力からは、これら不感帯領域に投影された部分が欠落した情報しか得られない。このため、パターンによっては被写体像の位置ずれ量が正確に検出できない。
【００２７】
本実施形態では不感帯の問題を解消するため、図５（ａ）に示すように予定焦点面１２ａがマイクロレンズＭＬの頂点から所定間隔離れた場所に位置するよう焦点検出ユニット１２を配置している。これにより、例えば被写体像７１は「ピントが合った状態」およびその近傍において、受光素子群５３１上にマイクロレンズＭＬを介して再投影される。その他一般のパターンの場合も、被写体像７１に相当する部分が受光素子群５３１上に欠けることなく投影され、正しく焦点検出が行われる。すなわち、被写体のピントを合わせるべき目的の面やその近くにピントが合っている時に、不感帯の悪影響なく正しい焦点検出ができる。
【００２８】
次に、画像処理装置１６による焦点検出を詳細に説明する。まず受光素子アレイ５３の出力を不図示のＡ／Ｄコンバーターによりデジタル信号に変換し、いったん不図示のメモリに記憶する。画像処理装置１６は、メモリから受光素子アレイ５３の出力データを読み出し、第１信号列 {ａ(i)}＝ａ(1)，ａ(2)，ａ(3)，・・・と、第２信号列{ｂ(i)}＝ｂ(1)，ｂ(2)，ｂ(3)，・・・を作成する。
【００２９】
ここで、上述した第１の焦点検出方法の場合は、信号列{ａ(i)}、{ｂ(i)}はそれぞれ図４に示す隣接する画素Ａ、Ｂの各受光素子群の受光素子出力の並びである。また、上述した第２の焦点検出方法の場合は、信号列{ａ(i)}、{ｂ(i)}はそれぞれ図４に示す受光素子群ＣとＤの出力の並びである。
【００３０】
こうして得られた第１信号列{ａ(i)}と第２信号列{ｂ(i)}に基づいて、公知の方法により像ずれ演算を行い、デフォーカス量を算出する。２つの信号列{ａ(i)}、{ｂ(i)}からデフォーカス量を算出する方法はよく知られており、まず第１信号列{ａ(i)}と第２信号列{ｂ(i)} （ｉ＝１，２，３，・・・）から対応する一対の像の相関量Ｃ(N)を求める。
Ｃ(N)＝Σ｜ａ(i)−ｂ(ｊ)｜  ・・・（１）
（１）式において、ｊ−ｉ＝Ｎであり、Ｎはシフト数である。また、Σはｉに関する所定範囲の総和演算を表す。
【００３１】
（１）式により離散的に求められた相関量Ｃ(N)から次のようにしてシフト量を求める
。ここで、相関量Ｃ(N)の中でシフト量Ｎ＝Ｎ０のときに極小値を与える相関量をＣ０と
し、シフト量（Ｎ０−１）における相関量をＣｒ、シフト量（Ｎ０＋１）における相関量をＣｆとする。相関量Ｃｒ、Ｃ０、Ｃｆの並びから精密なシフト量Ｎａを求める。
ＤＬ＝０．５・（Ｃｒ−Ｃｆ）  ・・・（２），
Ｅ＝ＭＡＸ{（Ｃｆ−Ｃ０）、（Ｃｒ−Ｃ０）}  ・・・（３），
Ｎａ＝Ｎ０＋ＤＬ／Ｅ  ・・・（４）
次に、シフト量Ｎａに、焦点検出面の位置に応じた補正量（定数CONST）を加え、焦点検
出面上での像ズレ量Δｎ＝Ｎａ＋CONSTを算出する。さらに、像ズレ量Δｎに検出開角に
依存した定数Ｋｆを乗じ、デフォーカス量Ｄｆを算出する。
Ｄｆ＝Ｋｆ・Δｎ  ・・・（５）
【００３２】
次に、画像処理装置１６が実行する画像合成について説明する。画像処理装置１６はまず、受光素子群５３１ごとに１画素を対応させた中間画像を作成する。そして、この中間画像をＬＣＤパネルの縦横の画素数に合わせてバイキュービック法等の公知の画素補間方法を用いて変換する。変換結果は画像信号としてＬＣＤモジュール１７へ出力され、ファインダー画像として利用される。
【００３３】
仮に、図５（ａ）に示した面１２ａ’が予定焦点面であれば、画像処理装置１６は各受光素子群５３１について、受光素子群５３１を構成する各受光素子の出力を平均した値を中間画像の１画素とすればよい。例えば図５（ｂ）において、２５個の受光素子の出力を平均して、各々の受光素子群５３１に対応する１画素とし、中間画像を作成すればよい。この場合、被写体にピントが合っているとき、すなわち面１２ａ’に被写体像が結像しているとき、被写体の同一点から発した光が複数のマイクロレンズＭＬへ入射することはなく、受光素子群５３１を構成する２５個の各受光素子がそれぞれ一様な光量を受ける。画像処理装置１６が作成する中間画像は、このときに最も鮮鋭な画像となる。つまり、予定焦点面に被写体像が結像したときに最も鮮鋭な中間画像が得られるということなので、この画像はファインダー画像として適した画像であるといえる。
【００３４】
しかしながら、本実施形態においては図５（ａ）に示す通り、予定焦点面１２ａはマイクロレンズＭＬの頂点から所定間隔離れている。従って、上述した方法で中間画像を作成すると、デフォーカス量が極小となっているとき、すなわち予定焦点面１２ａに被写体像が結像しているとき、中間画像はボケ像となる。逆に、予定焦点面１２ａより後ピン側の面１２ａ’に被写体像が結像しているとき、中間画像は鮮鋭になるが、撮像素子１５の受光面１５ａ（図２）にはボケ像ができることになる。このような中間画像がファインダー画像として適さないのは当然である。
【００３５】
そこで画像処理装置１６は、例えば特許文献１に記載されている画像合成の技術のように、任意の像面の画像を合成する技術を用いて、受光素子アレイ５３の出力から予定焦点面１２ａに相当する像面の画像を合成する。そして、この合成された画像を中間画像として、ＬＣＤモジュール１７へ出力する画像信号を作成する。具体的な合成の方法については特許文献１と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
次に、撮像装置のプレビュー機能について説明する。通常、操作者が絞り２２（図１）の大きさを変更する操作を行っても、非撮影時には絞り２２の大きさは変化せず、常に開放絞りとなっている。操作者が設定した絞り２２の大きさは撮影時にのみ用いられる。撮影時、絞り２２が設定された大きさとなり、撮影が終わると再び開放状態になる。これに対し、非撮影時に絞り２２の大きさを変更した場合の被写体像を観察できるように設けられるのが、いわゆるプレビュー機能である。この機能を使用すると、絞り２２を絞り込んだ場合の被写界深度等を確認することができる。
【００３７】
従来の撮像装置における一般的なプレビュー機能は、プレビューボタンの押下時、絞り２２が設定された大きさまで実際に絞り込まれるというものである。これにより、操作者はファインダーから撮影時の被写界深度等を確認することができる。本実施形態による撮像装置は、カメラボディ１に不図示のプレビューボタンを備えるが、押下時の動作は上記の一般的なプレビュー機能とは異なる。
【００３８】
本実施形態による撮像装置は、プレビューボタンが押下されても絞り２２の大きさを変更しない。代わりに、プレビューボタンの押下時、画像処理装置１６は絞り２２の大きさを変更した状態の画像を合成して前述の中間画像とする。その結果、ファインダーからはあたかも絞り２２の大きさが変更されたかのように見える。絞り２２の大きさを変更した状態の画像の合成には、例えば特許文献１に記載された画像合成の技術などを用いる。具体的な合成の方法については特許文献１と同様であるため説明を省略する。
【００３９】
プレビューボタンの動作を上述した動作とした場合、次のような利点を得られる。図４に示す受光素子ｃと受光素子ｄとは、受光素子１つ分だけ離れている。この間隔は、広ければ広いほどいわゆる基線長が長くなるので焦点検出の精度が高くなる。しかし、絞り２２を絞った場合、ケラレが生じ必要な光束が得られなくなるために、焦点検出に用いる受光素子の間隔を広く取ることができなくなる。すなわち、従来の一般的なプレビューボタンの動作を行った場合、焦点検出の精度が低くなってしまう。これに対し、本実施形態の撮像装置は、プレビューボタンを押下しても実際には絞り２２を絞らないので、焦点検出の精度を保ったまま、絞り２２を絞った場合のファインダー画像を操作者に視認させることが可能である。
【００４０】
上述した第１の実施の形態による撮像装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）マイクロレンズアレイ５２は撮影レンズ２１の予定焦点面１２ａから所定間隔離れた位置に設置される。これにより、焦点検出時に不感帯が存在することによる問題を回避することができる。
【００４１】
（２）画像処理装置１６は受光素子アレイ５３の出力に基づいて予定焦点面１２ａの画像の合成を行う。これにより、マイクロレンズアレイ５２が撮影レンズ２１の予定焦点面１２ａから所定間隔離れた位置に設置されていても、ファインダー画像として適した画像を得ることができる。
【００４２】
（３）ミラー１１は撮影レンズ２１からの光束を撮像素子１５とマイクロレンズアレイ５２のいずれか一方へ選択的に向ける。これにより、瞳分割型位相差検出方式による焦点検出を、ハーフミラー等を用いる従来の構成と比べて大きな光量で行うことができる。
【００４３】
（４）プレビューボタン押下時、絞り２２を実際には絞り込まない。これにより、プレビュー機能を使用している時であっても、焦点検出の精度が低下しない。
【００４４】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る撮像装置は、第１の実施の形態に係る撮像装置に対し、部材および機能を追加した構成となっている。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の装置、回路および部材については、第１の実施の形態と同様の符号を付加し、説明を省略する。
【００４５】
図６は、第２の実施形態におけるＡＦユニット１２の構成を示す側面図である。図６に示すように、ＡＦユニット１２は平行バネ８２によりカメラボディ構造材８１へ固定されている。本実施形態の撮像装置は、ボディ駆動制御装置２０により制御される不図示のアクチュエータを内蔵している。このアクチュエータを駆動することにより、ＡＦユニット１２の位置を図６の位置Ｐ１，Ｐ２の間で切り替えることが可能である。
【００４６】
ＡＦユニット１２が位置Ｐ１にあるときの撮像装置の各動作は、第１の実施の形態による撮像装置と同様である。ＡＦユニット１２が位置Ｐ２にあるとき、予定焦点面１２ａは各マイクロレンズＭＬの頂点に一致する。このとき、画像処理装置１６は前述した画像合成を行わなずに中間画像を作成する。具体的には、各受光素子群５３１について、受光素子群５３１を構成する各受光素子の出力を平均した値を中間画像の１画素とする。この場合、中間画像を作成するために必要な処理量は、合成を行う場合と比べて少なくなる。
【００４７】
次に、フォーカスモードについて説明する。本実施形態のボディ駆動制御装置２０は、自動フォーカスモードと手動フォーカスモードの２つのモードを備え、いずれか一方のモードで動作する。モードの切り替えは、不図示の操作部材の操作に応じて行われる。操作者はこの操作部材を操作することにより、ボディ駆動制御装置２０のフォーカスモードを変更することができる。
【００４８】
ボディ駆動制御装置２０が自動フォーカスモードで動作するとき、ボディ駆動制御装置２０は画像処理装置１６より出力されたデフォーカス量に基づき、レンズ駆動制御装置２３を介して撮影レンズ２１の焦点調節を行う。他方、ボディ駆動制御装置２０が手動フォーカスモードで動作するとき、ボディ駆動制御装置２０は上記の焦点調節を行わない。この場合、焦点調節はレンズ鏡筒２に設けられた不図示のフォーカス環の操作に基づいて行われる。
【００４９】
ボディ駆動制御装置２０は、手動フォーカスモードが設定されたとき、前述した不図示のアクチュエータを駆動し、ＡＦユニット１２を位置Ｐ２（図６）へ移動させる。手動フォーカスモードから自動フォーカスモードに変更されたときは、ボディ駆動制御装置２０がＡＦユニット１２を位置Ｐ１（図６）へ移動させるようにしてもよいし、あえて現在の位置から変更しないようにしてもよい。
【００５０】
画像処理装置１６は、手動フォーカスモードが設定されているとき、ボディ駆動制御装置２０へのデフォーカス量の出力を行わない。操作者は、手動フォーカスモードが設定されているとき、不図示の操作部材を用いた操作を行うことにより、ＬＣＤモジュール１７へ手動での焦点調節を補助するための拡大画像を表示させることができる。画像処理装置１６は上記操作が行われると、ＡＦユニット１２の出力に基づいて、上記操作にて指示された箇所の拡大画像の画像信号をＬＣＤモジュール１７へ出力する。ＬＣＤモジュール１７はこの拡大画像を通常のファインダー画像へオーバーレイ表示する。以下、この拡大画像について詳述する。
【００５１】
図７は、画像処理装置１６が作成する拡大画像の例を示す図である。画像処理装置１６は、ＬＣＤモジュール１７へ出力するための中間画像を、各々の受光素子群５３１に対して１つの画素を対応させることにより作成していた。すなわち、複数の受光素子の出力に基づいて１つの画素を作成していた。拡大画像はこれとは異なり、１つの受光素子の出力を拡大画像上の１つの画素に対応させることにより作成される。
【００５２】
図７（ａ）に示すように、拡大画像９１は各受光素子の出力を１画素と見なし、受光素子アレイ５３上における受光素子の位置に基づきその画素を並べて作成した画像である。図７（ａ）上で、円状を成す画素の集まり１つ１つが受光素子群５３１の１つ１つに対応している。
【００５３】
前述の通り、予定焦点面が図５における面１２ａ’であるとき、被写体にピントが合っていれば１つの受光素子群５３１を構成する各受光素子は均一な光量を受ける。従って、図７（ａ）のように、１つの受光素子群５３１に対応する画素がすべて同一の明るさを有していれば、被写体にピントが合っているといえる。他方、被写体にピントが合っていない場合、予定焦点面以外の面に被写体像が結像しているということである。この場合、被写体の同一点から発せられた光は複数のマイクロレンズＭＬへ入射する。このときの拡大画像は、図７（ｂ）に示すようにむらのある画像となる。このように、操作者は拡大画像を参照することで、被写体にピントが合っているか否かを容易に判断できる。
【００５４】
画像処理装置１６は、不図示の操作部材の操作に応じた位置の受光素子群５３１の出力に基づいて拡大画像を作成する。操作者はこの操作部材を操作することにより、どの受光素子群５３１から拡大画像が作成されるかを選択することが可能である。例えば、奥行きの異なる２つの事物を被写体とするときに、ピントを合わせたい方の被写体の位置に対応する受光素子群５３１を指定することが可能である。
【００５５】
上述した第２の実施の形態による撮像装置によれば、第１の実施の形態による撮像装置で得られる作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
（１）マイクロレンズアレイ５２の位置すなわちＡＦユニット１２の位置を、予定焦点面１２ａとマイクロレンズＭＬの頂点とが一致している状態とそうでない状態との間で切り替えることができる。これにより、焦点検出の精度と、ファインダー画像の応答性と、のどちらを優先するかを選択することが可能である。
【００５６】
（２）ボディ駆動制御装置２０は、手動フォーカスモードが設定されたとき、予定焦点面１２ａとマイクロレンズＭＬの頂点とを一致させる。これにより、応答性のよいファインダー画像を用いて手動による焦点調節を行うことができる。
【００５７】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
【００５８】
（変形例１）
第１の実施の形態では、マイクロレンズＭＬごとに複数の受光素子群５３１を対応づけて配列していたが、各マイクロレンズと無関係に複数の受光素子を二次元状に配列してもよい。この場合、マイクロレンズＭＬを透過した光束が入射しない受光素子が存在することとなるが、このような受光素子は単純に無視される。
【００５９】
（変形例２）
ＬＣＤモジュール１７は、電子ビューファインダーではなく、カメラボディ背面に設置されたモニタであってもよい。また、カメラボディが電子ビューファインダーとして機能するＬＣＤモジュールと、カメラボディ背面に設置されたモニタとを共に備え、画像処理装置１６が両方に画像信号を出力するようにしてもよいし、いずれか一方にのみ画像信号を出力するようにしてもよい。
【００６０】
（変形例３）
第２の実施の形態の変形例として、画像処理装置１６は、拡大画像を更にバイキュービック法等の公知の方法で拡大した画像をＬＣＤモジュール１７へ出力するようにしてもよい。また、ＬＣＤモジュール１７は拡大画像をオーバーレイ表示以外の方法により表示してもよい。例えば、ＬＣＤパネル全面に拡大画像を表示するようにしてもよい。
【００６１】
（変形例４）
マイクロレンズＭＬの配列は、図３や図７に示した格子配列以外であってもよい。例えば千鳥配列やハニカム状配列などであってもよい。マイクロレンズＭＬの配列がこれらの配列であっても、画像処理装置１６による中間画像および拡大画像の作成手順は変わらない。
【００６２】
（変形例５）
ＡＦユニット１２の位置はカメラボディ１の上部に限らない。例えばＡＦユニット１２がカメラボディ１の底部に存在してもよい。この場合、ミラー１１は被写体光をカメラボディ１の底部に反射させると共に、退避時はカメラボディ１の上部に退避する。
【００６３】
（変形例６）
第２の焦点検出方法の変形例として、図８に示すように、連続して配置される画素の各受光素子群の端から１番目と２番目の受光素子出力を加算した信号列、すなわち、合成受光素子ｃが連なる受光素子群Ｃの出力波形と、端から４番目と５番目の受光素子出力を加算した信号列、すなわち、合成受光素子ｄが連なる受光素子群Ｄの出力波形に基づいて、結像面１６ｂ上の撮影レンズ２１により結像された一対の被写体像の位置ずれ量を検出するようにしてもよい。つまり、隣接した複数の受光素子の出力を合成して１個の受光素子出力としてもよい。さらに、特許文献２にあるように、種々の配列を持った受光素子群の出力を加算してもよい。
【００６４】
（変形例７）
ＡＦユニット１２が出力する受光信号、すなわち受光素子アレイ５３が出力する受光信号を、撮像素子１５の出力に基づく画像信号と共に記録装置へ記録してもよい。もしくは、撮像素子１５の出力に基づく画像信号の代わりにＡＦユニット１２が出力する受光信号を記録装置へ記録してもよい。この場合、例えば特許文献１に記載されている画像合成の技術を記録装置に記録されている受光信号へ適用することにより、撮影後に任意の像面の画像や任意の絞りの画像を合成することが可能となる。
【００６５】
（変形例８）
ミラー１１を、例えばハーフミラーなど、被写体光の一部を反射し残りを透過させる構成としてもよい。この場合、ＡＦユニット１２が受光する光量は落ちるものの、撮影時にもファインダー画像を継続的に作成することが可能となる。また、撮影時に撮像素子１５の出力と受光素子アレイ５３の出力とを同じタイミングで記録装置へ記録することができる。また、ファインダー画像を撮像素子１５の出力に基づいて作成することも可能となる。
【００６６】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００６７】
１  カメラボディ
２  レンズ鏡筒
１１  ミラー
１２  ＡＦユニット
１５  撮像素子
１６  画像処理装置
１７  ＬＣＤモジュール
２０  ボディ駆動制御装置
２１  撮影レンズ
５２  マイクロレンズアレイ
５３  受光素子アレイ
【図１】
2011010013.tif 000003
【図２】
2011010013.tif 000004
【図３】
2011010013.tif 000005
【図４】
2011010013.tif 000006
【図５】
2011010013.tif 000007
【図６】
2011010013.tif 000008
【図７】
2011010013.tif 000009
【図８】
2011010013.tif 000010