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CN111133378B - 摄像装置、信息获取方法及记录介质 - Google Patents

摄像装置、信息获取方法及记录介质 Download PDF

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CN111133378B
CN111133378B CN201880062129.1A CN201880062129A CN111133378B CN 111133378 B CN111133378 B CN 111133378B CN 201880062129 A CN201880062129 A CN 201880062129A CN 111133378 B CN111133378 B CN 111133378B
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Abstract

本发明提供一种即使在不具有互换性的可换镜头安装于摄像装置的情况下也能够简单且高精度地获取与被摄体光通过该可换镜头入射于图像传感器时的相对于图像传感器的光线角度相关的信息的摄像装置、信息获取方法及信息获取程序。关注于入射角特性不同的图像传感器上的第1相位差像素(PA)与普通像素即G像素的各输出之比和与被摄体光通过可换镜头入射于图像传感器时的相对于图像传感器的光线角度相关的信息即F值具有对应关系的情况，计算第1相位差像素(PA)与G像素的各输出之比，根据计算出的比来获取F值。

Description

摄像装置、信息获取方法及记录介质
技术领域
本发明涉及一种摄像装置、信息获取方法及记录介质，尤其涉及一种获取安装于摄像装置的可换镜头的信息的技术。
背景技术
使用可换镜头的摄像装置(相机)大致能够安装2种可换镜头。
其中一种可换镜头为按照相机主体的通信标准来制造且能够在其与相机主体之间进行通信的可换镜头。在这种可换镜头安装于相机主体的情况下，相机主体能够在其与所安装的可换镜头之间进行通信来完全地获取可换镜头的镜头信息(例如，可换镜头内的光圈的光圈值(F值)、聚焦透镜的透镜位置、可换镜头的焦距等)。
另一种可换镜头为未按照相机主体的通信标准来制造且无法在其与相机主体之间进行完全的通信的可换镜头(不具有互换性的可换镜头)，第三方制造的可换镜头或老镜头与之对应。另外，可换镜头与相机主体之间的通信协议等不同，能够通过相机主体获取一部分镜头信息，但至少无法获取F值的镜头与在本例中不具有互换性的另一个可换镜头对应。
专利文献1中记载的摄像装置具备图像传感器，所述图像传感器具有：片上微透镜，图像传感器的1个像素被分割成多个区域且将摄影光学系统的光瞳像成像于多个区域；及读出部，分别读出按被分割的多个分割区域进行光电转换的信号，在无法从可换镜头获取与光圈值相关的信息的情况下，根据多个分割区域的信号来检测可换镜头的当前的光圈值。
即，在构成图像传感器的1个像素的多个分割区域中，被摄体光仅入射于与可换镜头的光圈值对应的分割区域，因此能够根据多个分割区域的信号来检测可换镜头的当前的光圈值。
并且，专利文献2中公开了一种相机，其在能够更换摄影镜头的相机中，根据测定通过摄影镜头的光而得的TTL(through-the-lens，镜后测光)测光值与直接测定外部光而得的外部光测光值之差来获得设定于摄影镜头的光圈值。即，根据摄影镜头的种类准备由TTL测光值与外部光测光值之差确定光圈值的表，并通过输入摄影镜头的种类来选择表。然后，从所选择的表中读出对应于TTL测光值与外部光测光值之差的光圈值。
而且，专利文献3中公开了一种技术，其从与图像传感器的光轴方向上的位置对应的对比度值的变化估计透镜镜筒的光圈值。
即，具有预先确定与光圈值对应的对比度形状(相对于图像传感器的光轴方向上的位置的变化的对比度值的变化)的表，对比度检测部判定对比度形状，根据已判定的对比度形状从表中读出具有对应的对比度形状的光圈值。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015-045829号公报
专利文献2：日本特开2001-147477号公报
专利文献3：日本特开2016-145958号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
专利文献1中记载的发明为了估计光圈值需要具备特殊的图像传感器。即，需要具备特殊的图像传感器，所述图像传感器具有：片上微透镜，图像传感器的1个像素被分割成多个区域且将摄影光学系统的光瞳像成像于多个区域；及读出部，分别读出按被分割的多个分割区域进行光电转换的信号。
并且，专利文献2所述的发明需要获取TTL(through-the-lens)测光值和外部光测光值，而且还需要按摄影镜头的种类准备用于根据TTL测光值与外部光测光值之差来确定光圈值的表。因此，专利文献2所述的发明无法适用于表不明确的未知的可换镜头。
专利文献3所述的发明从与图像传感器的光轴方向上的位置对应的对比度值的变化估计透镜镜筒的光圈值，但在估计光圈值的情况下，所拍摄的被摄体的对比度(对比度的高低)对与图像传感器的光轴方向上的位置对应的对比度值的变化造成影响，存在无法从对比度形状准确地估计光圈值这一问题。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供一种即使在不具有互换性的可换镜头安装于摄像装置的情况下也能够简单且高精度地获取与被摄体光通过该可换镜头入射于图像传感器时的相对于图像传感器的光线角度相关的信息的摄像装置、信息获取方法及信息获取程序。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的，本发明的一方式所涉及的摄像装置具备：图像传感器，具有第1像素和入射角特性不同于第1像素的第2像素；安装部，能够装卸可换镜头；像素信息获取部，分别获取被摄体光通过安装于安装部的可换镜头而入射的图像传感器的第1像素的输出及第2像素的输出；运算部，计算由像素信息获取部获取的第1像素的输出与第2像素的输出之比；及信息获取部，根据由运算部计算出的比来获取与被摄体光通过可换镜头入射于图像传感器时的相对于图像传感器的光线角度相关的信息。
根据本发明的一方式，关注于入射角特性不同的图像传感器上的第1像素与第2像素的各输出之比和与被摄体光通过可换镜头入射于图像传感器时的相对于图像传感器的光线角度相关的信息具有对应关系的情况，计算第1像素的输出与第2像素的输出之比，并根据计算出的比来获取与相对于图像传感器的光线角度相关的信息。
在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，优选图像传感器具有通过光瞳分割选择性地接收通过可换镜头的分别不同的区域的各被摄体光的第1相位差像素及第2相位差像素，第1像素为第1相位差像素，第2像素为第2相位差像素。像面相位差AF(Autofocus，自动聚焦)用图像传感器具有第1相位差像素及第2相位差像素，能够适用现有的图像传感器。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选图像传感器具有通过光瞳分割选择性地接收通过可换镜头的分别不同的区域的各被摄体光的第1相位差像素及第2相位差像素和分别接收各被摄体光的普通像素，第1像素为第1相位差像素或第2相位差像素，第2像素为普通像素。
在第1相位差像素和第2相位差像素的入射角特性完全对称的情况下，即使相对于图像传感器的光线角度发生变化，两者的各输出之比也不会发生变化，但第1相位差像素或第2相位差像素和普通像素的入射角特性不对称，因此若相对于图像传感器的光线角度发生变化，则两者的各输出之比会发生变化。因此，优选求出第1相位差像素或第2相位差像素与普通像素的各输出之比。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，与相对于图像传感器的光线角度相关的信息为可换镜头的光圈值、可换镜头的数值孔径或相对于图像传感器的光线角度。另外，光圈值、数值孔径及光线角度彼此关联，若获得任一个信息，则能够从该信息计算(换算)出其他信息。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选与相对于图像传感器的光线角度相关的信息为可换镜头的光圈值或可换镜头的数值孔径，所述摄像装置还具备按可换镜头的光圈值或可换镜头的数值孔径存储第1像素的输出与第2像素的输出之比的存储部，信息获取部根据由运算部计算出的比从存储部中读出与比对应的光圈值或数值孔径，获取所读出的光圈值或数值孔径作为可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
另外，在存储部中未存储由运算部计算出的比的情况下，可以读出与存储于存储部中的比中最接近于由运算部计算出的比的比对应的光圈值或数值孔径作为可换镜头的当前的光圈值或数值孔径，也可以根据由运算部计算出的比和存储于存储部中的前后(计算出的比的前后)的比来内插对应的光圈值或数值孔径作为可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选与相对于图像传感器的光线角度相关的信息为可换镜头的光圈值或可换镜头的数值孔径，所述摄像装置还具备按可换镜头的光圈值或可换镜头的数值孔径存储表示每个像高的第1像素的输出与第2像素的输出之比的第1表的存储部，像素信息获取部获取图像传感器的多个像高下的第1像素的输出及第2像素的输出，运算部计算获取的多个像高中的每一个的第1像素的输出与第2像素的输出之比，获取表示每个像高的比的第2表，信息获取部根据获取的第2表从存储部中读出对应于与第2表一致或最近似的第1表的光圈值或数值孔径，获取所读出的光圈值或数值孔径作为可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
根据本发明的又一方式，比较表示每个像高的比的第1表(多个第1表)和由运算部计算出的表示每个像高的比的第2表，提取与第2表一致或最近似的第1表，获取与所提取的第1表建立对应关系的光圈值或数值孔径，因此能够获取更高精度的可换镜头的光圈值或数值孔径。并且，此时，即使将第1相位差像素及第2相位差像素用作第1像素及第2像素，即使在图像传感器的中心部处第1相位差像素和第2相位差像素的入射角特性完全对称，若像高不同，则第1相位差像素和第2相位差像素的入射角特性也不对称。即，即使将第1相位差像素及第2相位差像素用作第1像素及第2像素，也能够获取可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选运算部计算所获取的多个像高中的每一个的第1像素及第2像素中的未饱和的第1像素的输出与第2像素的输出之比，获取表示每个像高的比的第2表。这是因为，若第1像素或第2像素饱和，则无法准确地计算第1像素的输出与第2像素的输出之比。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选还具备：对比度检测部，检测被摄体的对比度，由对比度检测部检测出的被摄体的对比度越高，运算部根据被摄体的对比度越增加比的计算中使用的第1像素及第2像素的数量。在被摄体的对比度高的情况下，第1像素的输出与第2像素的输出之比受被摄体的对比度的影响。因此，此时，通过增加用于比的计算的第1像素及第2像素的数量来平均化计算出的比。在增加或减少第1像素及第2像素的数量的情况下，可考虑扩大或缩小从图像传感器中提取第1像素及第2像素的区域的方法和所提取的区域相同但改变提取第1像素及第2像素的间隔(稀疏比)的方法。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选还具备：通信部，在其与可换镜头之间进行通信；及控制部，在无法经由通信部从所安装的可换镜头获取可换镜头的光圈值或数值孔径的情况下，分别使像素信息获取部、运算部及信息获取部动作。这是因为，在能够通过自家公司的可换镜头或具有互换性的可换镜头在可换镜头与摄像装置主体之间利用通信交换信息的情况下，利用通信更容易获取可换镜头的信息(可换镜头的光圈值或数值孔径)。因此，仅在无法经由通信部从所安装的可换镜头获取可换镜头的光圈值或数值孔径的情况下，分别使像素信息获取部、运算部及信息获取部动作，获取可换镜头的光圈值或数值孔径。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选还具备：测光部，使用经由通信部获取的可换镜头的光圈值或数值孔径、或由信息获取部获取的可换镜头的光圈值或数值孔径来计算被摄体的明度。若已知可换镜头的光圈值或数值孔径，则能够根据“由光圈值或数值孔径换算的光圈值”、“快门速度”及“图像的亮度(明度)”的信息来计算被摄体的明度(不是图像的亮度而是真实的被摄体的明度)。并且，真实的被摄体的明度用于场景识别(屋外、屋内的判定等)，能够用于自动白平衡调整等。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选还具备：相位偏离量检测部，根据图像传感器的第1相位差像素及第2相位差像素的输出来检测相位偏离量；散焦量计算部，根据与相对于图像传感器的光线角度相关的信息和相位偏离量来计算散焦量；及调焦部，根据计算出的散焦量来移动图像传感器。
依此，通过移动图像传感器，能够在不驱动可换镜头的情况下进行相位差AF，尤其在安装有不具有互换性的可换镜头的情况下，也能够进行相位差AF。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选还具备：模式设定部，设定信息获取模式，像素信息获取部、运算部及信息获取部分别在通过模式设定部设定信息获取模式的状态下从拍摄指示部输入拍摄的指示的情况下动作。
在设定信息获取模式的情况下，为了获取与相对于图像传感器的光线角度相关的信息，需要使用户在正式拍摄之前预先拍摄被摄体。通过设定信息获取模式，用户能够在留意拍摄的情况下拍摄被摄体(例如，对比度低的被摄体、不发生饱和的被摄体等)，以获取与良好的光线角度相关的信息。另外，在调整不具有互换性的可换镜头的光圈的情况下，信息获取模式将在每次进行该调整时由用户设定，但在安装有不具有互换性的可换镜头的情况下，也可以通过检测该调整来自动地设定。
在本发明的又一方式所涉及的摄像装置中，优选还具备：图像获取部，若从拍摄指示部输入拍摄的指令，则经由图像传感器获取图像数据；及记录部，创建存储获取的图像数据的图像文件，并将图像文件记录于记录介质中，记录部将信息获取部获取的与相对于图像传感器的光线角度相关的信息记录于图像文件的文件头中。
又一方式所涉及的发明为具备具有图像传感器上的第1像素和图像传感器上的入射角特性不同于第1像素的第2像素的图像传感器的摄像装置中的信息获取方法，所述信息获取方法包括：像素信息获取步骤，分别获取被摄体光通过安装于摄像装置的可换镜头所入射的图像传感器的第1像素的输出及第2像素的输出；运算步骤，计算获取的第1像素的输出与第2像素的输出之比；及信息获取步骤，根据计算出的比来获取与被摄体光通过可换镜头入射于图像传感器时的相对于图像传感器的光线角度相关的信息。
本发明的另一方式所涉及的信息获取方法中，优选摄像装置还具备按可换镜头的光圈值或可换镜头的数值孔径存储第1像素的输出与第2像素的输出之比的存储部，信息获取步骤根据计算出的比从存储部中读出与比对应的光圈值或数值孔径，获取所读出的光圈值或数值孔径作为可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
在本发明的又一方式所涉及的信息获取方法中，优选摄像装置还具备按可换镜头的光圈值或可换镜头的数值孔径存储表示每个像高的第1像素的输出与第2像素的输出之比的第1表的存储部，像素信息获取步骤中，获取图像传感器的多个像高下的第1像素的输出及第2像素的输出，运算步骤中，计算获取的多个像高中的每一个的第1像素的输出与第2像素的输出之比，获取表示每个像高的比的第2表，信息获取步骤中，根据获取的第2表从存储部中读出对应于与第2表一致或最近似的第1表的光圈值或数值孔径，获取所读出的光圈值或数值孔径作为可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
在本发明的又一方式所涉及的信息获取方法中，优选摄像装置还具备在与可换镜头之间进行通信的通信部，所述信息获取方法还包括经由通信部从所安装的可换镜头获取可换镜头的光圈值或数值孔径的步骤，在无法经由通信部获取可换镜头的光圈值或数值孔径的情况下，执行像素信息获取步骤、运算步骤及信息获取步骤的处理来获取可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
又一方式所涉及的发明为适用于具备具有图像传感器上的第1像素和图像传感器上的入射角特性不同于第1像素的第2像素的图像传感器的摄像装置的信息获取程序，所述信息获取程序使摄像装置实现如下功能：分别获取被摄体光通过安装于摄像装置的可换镜头所入射的图像传感器的第1像素的输出及第2像素的输出的功能；计算获取的第1像素的输出与第2像素的输出之比的功能；及根据计算出的比来获取与被摄体光通过可换镜头入射于图像传感器时的相对于图像传感器的光线角度相关的信息的功能。
发明效果
根据本发明，即使在不具有互换性的可换镜头安装于摄像装置的情况下，也能够简单且高精度地获取与被摄体光通过该可换镜头入射于图像传感器时的相对于图像传感器的光线角度相关的信息。
附图说明
图1是从斜前方观察本发明所涉及的摄像装置的立体图。
图2是摄像装置的背面图。
图3是表示摄像装置的内部结构的实施方式的框图，是表示安装有不具有互换性的可换镜头的状态的图。
图4是表示摄像装置的内部结构的实施方式的框图，是表示安装有具有互换性的可换镜头的状态的图。
图5是表示图像传感器的结构例的图。
图6是表示图像传感器的相位差像素行的一部分截面的概略图。
图7是表示第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的结构的主要部分放大图。
图8是表示图像传感器的摄像区域中的配置有第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的区域的一例的图。
图9是表示图像传感器的摄像区域中的配置有第1相位差像素及第2相位差像素的区域的另一例的图。
图10是表示图像传感器的摄像区域中的配置有第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的区域的又一例的图。
图11是表示AF控制部的结构例的图。
图12是表示图像传感器的普通像素(G像素)、第1相位差像素及第2相位差像素的入射角特性的曲线图。
图13是表示具有与摄像光学系统的光轴平行的主光线的不同F值的光束入射于图像传感器的状态的图。
图14是示出表示图像传感器的G像素、第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的入射角特性的曲线图和F值为F2、F4时的入射于图像传感器的中心部的像素的光束的角度范围的图。
图15是表示获取可换镜头的当前的F值的主体侧CPU的功能的框图。
图16是表示用于获取F值的第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的图像传感器上的像高的图。
图17是示出表示图像传感器的G像素、第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的入射角特性的曲线图和F值为F2、F4时的入射于图像传感器的像高高的一像素的光束的角度范围的图。
图18是表示按图像传感器的不同像高的传感器位置获取入射角特性不同的2个像素的输出的例子的图。
图19是表示可换镜头的光圈位于开放侧时的每个传感器位置的比的变化的曲线图。
图20是表示可换镜头的光圈位于小光圈侧时的每个传感器位置的比的变化的曲线图。
图21是表示透镜的开口直径D、开口直径的半径r、焦距f及光线角度θ的关系的图。
图22是表示本发明所涉及的信息获取方法的第1实施方式的流程图。
图23是表示本发明所涉及的信息获取方法的第2实施方式的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明所涉及的摄像装置、信息获取方法及信息获取程序的优选实施方式进行说明。
＜摄像装置的外观＞
图1是从斜前方观察摄像装置的立体图，图2是摄像装置的背面图。
如图1所示，摄像装置10为由可换镜头100和能够装卸可换镜头100的相机主体200构成的无反光镜的数码单镜头相机。
图1中，相机主体200的前表面设置有能够装卸可换镜头100的主体卡口260(安装部)和光学取景器的取景窗20等，相机主体200的上表面主要设置有快门释放开关22、快门速度转盘23、曝光校正转盘24、电源杆25及内置闪光30。
并且，如图2所示，相机主体200的背面主要设置有由液晶显示器等构成的显示器216、光学取景器的目镜部26、MENU(菜单)/OK键27、十字键28、播放按钮29等。
除在摄影模式下显示即时预览图像或在播放模式下播放显示所拍摄的图像以外，显示器216还发挥显示各种菜单画面的显示部的功能。MENU/OK键27为兼具用于进行在显示器216的画面上显示菜单的指令的菜单按钮的功能和对选择内容的确定及执行等进行指令的OK按钮的功能的操作键。十字键28为输入上下左右4个方向的指示的操作部，发挥从菜单画面选择项目或从各菜单指示各种设定项目的选择的按钮的功能。并且，十字键28的上键及下键发挥拍摄时的变焦开关或播放模式下的播放变焦开关的功能，左键及右键发挥播放模式下的逐帧播放(正向及逆向播放)按钮的功能。并且，通过使用显示于MENU/OK键27、十字键28及显示器216的菜单画面，除拍摄1张静态图像的通常摄影模式以外，还能够进行包括连续拍摄静态图像的连拍模式的各种摄影模式的设定。另外，在设定连拍模式的情况下，能够设定连拍速度(例如，约8帧/秒、约3帧/秒)。
播放按钮29为用于切换成将拍摄记录的静态图像或动态图像显示于显示器216的播放模式的按钮。
＜摄像装置的内部结构＞
[可换镜头]
＜不具有互换性的可换镜头＞
图3是表示摄像装置10的内部结构的实施方式的框图。
图3所示的可换镜头100具备能够安装于相机主体200的主体卡口260的镜头卡口160，是对相机主体200不具有互换性的可换镜头。另外，还包括能够经由未图示的安装适配器安装于相机主体200的可换镜头。
可换镜头100的摄像光学系统102包括包含聚焦透镜的透镜组104及光圈108。
通过手动操作未图示的聚焦环，透镜组104的聚焦透镜能够在与最近至无限远对应的范围内移动。
通过手动操作未图示的光圈环，光圈108能够在从最大光圈至最小光圈的范围内以1步级或1/3步级或连续的方式变更光圈开口的大小。由此，能够在最大光圈(例如，光圈值(F值)＝F1.2)至最小光圈(例如，F值＝F22)的范围内设定F值。
＜具有互换性的可换镜头＞
图4是表示摄像装置10的内部结构的第2实施方式的框图。
图4所示的可换镜头300根据相机主体200的通信标准而制造，如后述，是能够在其与相机主体200之间进行通信的具有互换性的可换镜头。
该可换镜头300具备摄像光学系统302、聚焦透镜控制部316、光圈控制部318、镜头侧CPU(Central Processing Unit，中央处理器)320、闪存ROM(Read Only Memory，只读存储器)326、镜头侧通信部350及镜头卡口360。
可换镜头300的摄像光学系统302包括包含聚焦透镜的透镜组304及光圈308。
聚焦透镜控制部316根据来自镜头侧CPU320的指令控制聚焦透镜的聚焦位置。光圈控制部318根据来自镜头侧CPU320的指令控制光圈308。
镜头侧CPU320统一控制可换镜头300，其内置有ROM324及RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)322。
闪存ROM326为存储从相机主体200下载的程序等的非易失性存储器。
镜头侧CPU320根据存储于ROM324或闪存ROM326中的控制程序以RAM322为操作区域来统一控制可换镜头300的各部。
在镜头卡口360安装于相机主体200的主体卡口260的状态下，镜头侧通信部350经由设置于镜头卡口360的多个信号端子(镜头侧信号端子)与相机主体200进行通信。即，镜头侧通信部350根据镜头侧CPU320的指令在其与经由镜头卡口360及主体卡口260连接的相机主体200的主体侧通信部250之间进行请求信号、响应信号的收发(双向通信)，并将摄像光学系统302的各光学部件的镜头信息(聚焦透镜的聚焦位置信息、焦距信息及光圈信息等)通知给相机主体200。
并且，可换镜头300具备检测聚焦透镜的聚焦位置信息及光圈信息的检测部(未图示)。在此，光圈信息是指，表示光圈308的光圈值(F值)、光圈308的开口直径等的信息。以下，在本例中，使用F值作为光圈信息。
为了响应来自相机主体200的镜头信息的请求，镜头侧CPU320优选将包括检测出的聚焦位置信息及光圈信息的各种镜头信息保持在RAM322中。并且，关于镜头信息，能够在要求来自相机主体200的镜头信息时进行检测，或者在光学部件被驱动时进行检测，或者以恒定的周期(充分短于动态图像的帧周期的周期)进行检测，并保持检测结果。
[相机主体]
构成图3或图4所示的摄像装置10的相机主体200具备图像传感器201(图像获取部)、图像传感器控制部202、模拟信号处理部203、A/D(Analog/Digital，模拟/数字)转换器204、图像输入控制器205、数字信号处理部206、RAM207、压缩扩展处理部208、焦距调节部209、介质控制部210(记录部)、存储卡212(存储介质)、显示控制部214、显示器216、主体侧CPU220、操作部222、时钟部224、闪存ROM226、ROM228、AF控制部230、明度检测部232(测光部)、白平衡校正部234、无线通信部236、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)接收部238、电源控制部240、电池242、主体侧通信部250、主体卡口260、构成内置闪光30(图1)的闪光发射部270、闪光控制部272、焦平面快门(FPS：focal-plane shutter)280及FPS控制部296。
＜图像传感器的结构＞
图像传感器201由CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)型彩色图像传感器构成。另外，图像传感器201并不限于CMOS型，也可以为XY地址型或CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)型图像传感器。
如图5所示，图像传感器201中，红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)的滤色器以周期性颜色排列(在图5所示的例子中，为一般的拜耳法排列)配设在由在x方向(水平方向)及y方向(垂直方向)上二维地排列的光电转换元件(光电二极管)构成的多个像素上，各光电二极管上配置有微透镜。
并且，图像传感器201配置有相位差像素(第1相位差像素PA，第2相位差像素PB)和摄像用普通像素(除相位差像素以外的像素)。
在具有拜耳法排列的图像传感器201中，在水平方向(行方向)上仅配置有普通像素的普通像素行有RG行和GB行，该RG行在行方向上交替地配置有具有R滤色器的像素(R像素)和具有G滤色器的像素(G像素)，该GB行在行方向上交替地配置有G像素和具有B滤色器的像素(B像素)。并且，在垂直方向(列方向)上交替地配置有RG行和GB行。
并且，图像传感器201具有设置有第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的相位差像素行和仅设置有普通像素的普通像素行。
图像传感器201的相位差像素行构成为在拜耳法排列的特定的GB行中以一对第1相位差像素PA及第2相位差像素PB和1个普通像素这3个像素为1周期而周期性地在行方向上配置。因此，在相位差像素行中，G像素和B像素在行方向上隔2个像素(一对第1相位差像素PA及第2相位差像素PB)交替地配置。另外，本例的相位差像素行设置于拜耳法排列的GB行，但并不限于此，也可以设置于RG行。
周期性颜色排列并不限于拜耳法排列，也可以为X-Trans(注册商标)排列等其他滤色器排列。
图6是表示图像传感器201的相位差像素行的一部分截面的概略图。图6中，示出了一对第1相位差像素PA及第2相位差像素PB和与这些像素相邻的普通像素即B像素和G像素这4个像素。第1相位差像素PA及第2相位差像素PB中分别设置有限制入射光的遮光膜MA、MB。
图7是表示第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的结构的主要部分放大图。
如图7所示，在第1相位差像素PA的光电二极管PD的前表面侧(微透镜ML侧)配设有遮光膜MA，另一方面，在第2相位差像素PB的光电二极管PD的前表面侧配设有遮光膜MB。微透镜ML及遮光膜MA、MB具有光瞳分割功能，在图7上，遮光膜MA遮蔽光电二极管PD的受光面的左半部分。因此，第1相位差像素PA中仅选择性地接收通过摄像光学系统102的射出光瞳的光束中通过光轴的左侧的光束。并且，作为滤色器CF，G滤色器配置于微透镜ML的下方。
另一方面，遮光膜MB遮蔽第2相位差像素PB的光电二极管PD的受光面的右半部分。因此，第2相位差像素PB仅选择性地接收通过摄像光学系统102的射出光瞳的光束中通过光轴的右侧的光束。如此，通过射出光瞳的光束被具有光瞳分割功能的微透镜ML及遮光膜MA、MB左右分割，分别入射于第1相位差像素PA及第2相位差像素PB。
图8至图10中，分别示出了图像传感器201的摄像区域中的配置有第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的区域的例子。在图8至图10中，用斜线示出了配置有第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的区域。
返回到图3，本例的图像传感器201设置成能够在光轴方向上移动，并且能够由调焦部209调节图像传感器201的位置。因此，通过控制图像传感器201的光轴方向上的位置，能够将被摄体像对焦于图像传感器201的成像面。
通过可换镜头100的摄像光学系统102成像于图像传感器201的受光面的被摄体的光学像通过图像传感器201转换成电信号。图像传感器201的各像素中蓄积有与所入射的光量对应的电荷，从图像传感器201中读出与蓄积于各像素中的电荷量对应的电信号作为图像信号。
图像传感器控制部202进行根据主体侧CPU220的指令从图像传感器201中读出图像信号的控制。并且，图像传感器控制部202具有根据来自主体侧CPU220的电子快门控制信号同时释放蓄积于图像传感器201的各像素中的电荷(同时重置)来开始曝光的电子快门功能。
模拟信号处理部203对通过图像传感器201拍摄被摄体而得的模拟图像信号实施各种模拟信号处理。模拟信号处理部203包括采样保持电路、分色电路、AGC(AutomaticGain Control，自动增益控制)电路等。AGC电路发挥调整拍摄时的灵敏度(ISO灵敏度(ISO：International Organization for Standardization，国际标准化组织))的灵敏度调整部的功能，其调整放大所输入的图像信号的放大器的增益，以使图像信号的信号电平进入适当的范围内。A/D转换器204将从模拟信号处理部203输出的模拟图像信号转换成数字图像信号。
在拍摄静态图像或动态图像时经由图像传感器201、模拟信号处理部203及A/D转换器204输出的每个RGB像素的图像数据(马赛克图像数据)从图像输入控制器205输入于RAM207中并进行临时存储。另外，在图像传感器201为CMOS型图像传感器的情况下，模拟信号处理部203及A/D转换器204通常内置于图像传感器201内。
数字信号处理部206对存储于RAM207中的图像数据实施各种数字信号处理。数字信号处理部206适当读出存储于RAM207中的图像数据，对所读出的图像数据进行偏移处理、包括灵敏度校正的增益/控制处理、伽马校正处理、去马赛克处理(还称为去马赛克化处理，同步处理)、RGB/YCrCb转换处理等数字信号处理，并将数字信号处理后的图像数据再次存储于RAM207中。另外，去马赛克处理是指，在例如为由RGB3色滤色器构成的图像传感器的情况下，从由RGB构成的马赛克图像按像素计算所有RGB的颜色信息的处理，其生成根据马赛克数据(点顺序的RGB数据)同步的RGB3面的图像数据。
RGB/YCrCb转换处理为将经同步的RGB数据转换成亮度数据(Y)及色差数据(Cr、Cb)的处理。
压缩扩展处理部208对在记录静态图像或动态图像时临时存储于RAM207中的未压缩的亮度数据Y及色差数据Cb、Cr进行压缩处理。静态图像的情况下，例如以JPEG(JointPhotographic coding Experts Group，联合摄影编码专家组)形式进行压缩，动态图像的情况下，例如以H.264形式进行压缩。通过压缩扩展处理部208压缩的图像数据经由介质控制部210记录于存储卡212中。并且，压缩扩展处理部208对在播放模式下经由介质控制部210从存储卡212获得的经压缩的图像数据实施扩展处理，生成未压缩的图像数据。
介质控制部210进行将通过压缩扩展处理部208压缩的图像数据记录于存储卡212中的控制。并且，介质控制部210进行从存储卡212中读出经压缩的图像数据的控制。
显示控制部214进行将存储于RAM207中的未压缩的图像数据显示于显示器216的控制。显示器216例如由液晶显示器件、有机电致发光显示器件等显示器件构成。
在显示器216中显示即时预览图像的情况下，通过数字信号处理部206连续生成的数字图像信号临时存储于RAM207中。显示控制部214将该临时存储于RAM207中的数字图像信号转换成显示用信号形式并依次输出至显示器216。由此，在显示器216中实时显示拍摄图像，能够将显示器216用作电子取景器。
快门释放开关22为用于输入拍摄的指示的拍摄指示部，其由所谓的包括“半按”和“全按”的二级行程式开关构成。
静态图像摄影模式的情况下，通过半按快门释放开关22来输出S1开启的信号，通过从半按进一步按下的全按来输出S2开启的信号，若输出S1开启信号，则主体侧CPU220执行自动聚焦(AF：Autofocus)控制及自动曝光控制(AE(Auto Exposure)控制)等拍摄准备处理，若输出S2开启信号，则执行静态图像的拍摄处理及记录处理。另外，AF控制及AE控制分别在通过操作部222设定有自动模式的情况下自动进行，在设定有手动模式的情况下不进行AF控制及AE控制，这是不言而喻的。
并且，动态图像拍摄模式的情况下，若通过全按快门释放开关22来输出S2开启的信号，则相机主体200成为开始动态图像的记录的动态图像记录模式，并执行动态图像的图像处理及记录处理，之后，若通过再次全按快门释放开关22来输出S2开启的信号，则相机主体200成为等待状态，并临时停止动态图像的记录处理。
另外，快门释放开关22并不限于包括半按和全按的二级行程式开关的方式，可以通过1次操作输出S1开启的信号、S2开启的信号，也可以分别设置独立的开关来输出S1开启的信号、S2开启的信号。
并且，在通过接触式面板等进行操作指示的方式中，可以通过接触与显示于接触式面板的画面中的操作指示对应的区域作为这些操作机构来输出操作指示，只要是指示拍摄准备处理或拍摄处理的方式，则操作机构的方式并不限于此。
通过拍摄获取的静态图像或动态图像被压缩扩展处理部208压缩，经压缩的图像数据在制作成文件头中附加有拍摄日期、GPS信息、拍摄条件(F值、快门速度、ISO灵敏度等)的所需的附加信息的图像文件之后，经由介质控制部210存储于存储卡212中。
主体侧CPU220统一控制相机主体200整体的动作及可换镜头100的光学部件的驱动等，并根据来自包括快门释放开关22的操作部222等的输入来控制相机主体200的各部及可换镜头300。
时钟部224作为计时器根据来自主体侧CPU220的指令测量时间。并且，时钟部224作为日历测量当前的年月日及时刻。
闪存ROM226为能够进行读取及写入的非易失性存储器，其存储设定信息。
ROM228中存储有执行主体侧CPU220的相机控制程序、图像传感器201的缺陷信息、用于图像处理等的各种参数或表。主体侧CPU220根据存储于ROM228中的相机控制程序以RAM207为操作区域来控制相机主体200的各部及可换镜头300。
AF控制部230计算控制相位差AF所需的散焦量，并根据计算出的散焦量经由调焦部209控制图像传感器201的位置。
如图11所示，AF控制部230包括相位偏离量检测部230A及散焦量计算部230B。
相位偏离量检测部230A根据图像传感器201的AF区域内的第1相位差像素PA的输出及第2相位差像素PB的输出来检测相位偏离量。相位偏离量能够根据第1相位差像素PA的各输出数据与第2相位差像素PB的各输出数据的相关度变最大时(第1相位差像素PA与第2相位差像素PB的各输出数据的差分绝对值的累计值变最小时)的各输出数据之间的位移量来计算。
散焦量计算部230B通过将由相位偏离量检测部230A检测出的相位偏离量乘以与可换镜头100的当前的F值(光线角度)对应的系数来计算散焦量。
如本例那样不具有互换性的可换镜头100的情况下，无法由相机主体200控制可换镜头100，但能够通过由调焦部209使图像传感器201在光轴方向上移动来自动地进行调焦。
即，在进行AF控制的情况下，AF控制部230根据由散焦量计算部230B计算出的散焦量来驱动控制调焦部209，使图像传感器201移动计算出的散焦量。由此，能够使图像传感器201移动至散焦量成为零的位置(相位差变最小的位置)，能够进行使被摄体像对焦于图像传感器201的成像面的相位差AF。
另外，AF并不限定于相位差AF，例如也可以为对比度AF。对比度AF的情况下，AF控制部230从AF区域内的G像素(具有G的滤色器的像素)的G信号中提取高频成分，计算所提取的高频成分的绝对值的积分值(焦点评价值)，并经由调焦部209使图像传感器201移动至计算出的焦点评价值变最大的位置(即，对比度变最大的位置)。
明度检测部232(测光部)为检测被摄体的明度(被摄体亮度)的部分，其计算与被摄体亮度对应的AE控制及AWB(Auto White Balance，自动白平衡)控制所需的数值(曝光值(EV值(exposure value)))。明度检测部232根据经由图像传感器201获取的图像的亮度、获取图像的亮度时的快门速度及F值来计算EV值。
在具有互换性的可换镜头300的情况下，主体侧CPU220能够根据从明度检测部232获得的EV值从规定的程序线图确定F值、快门速度及ISO灵敏度来进行AE控制。
并且，在不具有互换性的可换镜头100的情况下，主体侧CPU220能够确定快门速度及ISO灵敏度以使经由图像传感器201获取的图像的亮度成为适当的亮度来进行AE控制。
白平衡校正部234计算RGB数据(R数据、G数据及B数据)的每个颜色数据的白平衡增益(WB(White Balance)增益)Gr、Gg、Gb，并通过将R数据、G数据及B数据分别乘以计算出的WB增益Gr、Gg、Gb来进行白平衡校正。在此，作为WB增益Gr、Gg、Gb的计算方法，可考虑根据基于被摄体的明度(EV值)的场景识别(室外、室内的判定等)及周围光的色温等确定照亮被摄体的光源种类，并从预先按光源种类存储有适当的WB增益的存储部中读出与所确定的光源种类对应的WB增益的方法，但可考虑至少使用EV值来求出WB增益Gr、Gg、Gb的其他公知的方法。
无线通信部236为Wi-Fi(Wireless Fidelity，无线保真)(注册商标)、Bluetooth(蓝牙)(注册商标)等进行标准的近距离无线通信的部分，在其与周边的数字设备(智能手机等移动终端)之间进行所需的信息的收发。
GPS接收部238根据主体侧CPU220的指示接收从多个GPS卫星发送的GPS信号，并执行基于所接收的多个GPS信号的定位运算处理，从而获取由相机主体200的纬度、经度及高度构成的GPS信息。所获取的GPS信息能够作为表示所拍摄的图像的拍摄位置的附加信息记录于图像文件头中。
电源控制部240根据主体侧CPU220的指令将从电池242供给的电源电压赋予到相机主体200的各部。并且，电源控制部240根据主体侧CPU220的指令经由主体卡口260及镜头卡口160将从电池242供给的电源电压赋予到具有互换性的可换镜头300的各部。
镜头电源开关244根据主体侧CPU220的指令经由主体卡口260及镜头卡口360进行赋予到可换镜头300的电源电压的开启及关断的切换和电平的切换。
主体侧通信部250根据主体侧CPU220的指令在其与经由主体卡口260及镜头卡口360连接的可换镜头300的镜头侧通信部350之间进行请求信号、响应信号的收发(双向通信)。另外，如图1所示，主体卡口260设置有多个端子260A，若可换镜头300安装(镜头卡口360与主体卡口260连接)于相机主体200，则设置于主体卡口260的多个端子260A(图1)与设置于镜头卡口360的多个端子(未图示)电连接，从而能够在主体侧通信部250与镜头侧通信部350之间进行双向通信。
内置闪光30(图1)例如为TTL(Through The Lens，通过镜头)自动调光方式的闪光，其由闪光发射部270和闪光控制部272构成。
闪光控制部272具有调整从闪光发射部270发射的闪光的发光量(闪光指数)的功能。即，闪光控制部272同步于来自主体侧CPU220的闪光拍摄指示使闪光发射部270发光而开始经由可换镜头100或300的摄像光学系统102或302入射的反射光(包括周围光)的测光，若测光值达到标准曝光值，则停止从闪光发射部270发射闪光。
焦平面快门(FPS：focal-plane shutter)280由摄像装置10的机械快门构成，其配置于图像传感器201的近前处。FPS控制部296根据来自主体侧CPU220的输入信息(S2开启信号、开门速度等)来控制FPS280的前帘、后帘的开闭，控制图像传感器201中的曝光时间(开门速度)。
[信息获取方法的原理]
接着，对在不具有互换性的可换镜头100安装于相机主体200的情况下获取与被摄体光通过可换镜头100入射于图像传感器201时的相对于图像传感器201的光线角度相关的信息的方法进行原理性说明。以下，作为与相对于图像传感器201的光线角度相关的信息，以可换镜头100的“F值”为例进行说明。
图12是表示图像传感器201的普通像素(G像素)、第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的入射角特性的曲线图，示出了图像传感器201的相对于x方向(水平方向)的角度的普通像素(G像素)的灵敏度Gc、第1相位差像素PA的灵敏度PAc及第2相位差像素PB的灵敏度PBc。
如图12所示，G像素的灵敏度Gc最高，第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的灵敏度PAc、PBc低于G像素。并且，第1相位差像素PA和第2相位差像素PB的开口的左半部分及右半部分被遮光膜MA、MB遮蔽，因此第1相位差像素PA的灵敏度PAc和第2相位差像素PB的灵敏度PBc以入射角零为中心具有对称性且灵敏度的峰位置偏离。
图13中，示出了具有与摄像光学系统102的光轴L平行的主光线的光束入射于图像传感器201时的F值小的情况和大的情况。
在图13中，θ1表示F值小时的主光线(此时，光轴L)与上线(通过射出光瞳或入射光瞳的上缘的光线)所呈的角度(光线角度)，θ2表示F值大时的主光线与上线所呈的光线角度。
图14是示出表示图像传感器201的G像素、第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的入射角特性的曲线图(图12所示的曲线图)和F值为F2、F4时的入射于图像传感器201的中心部的像素(G像素、第1相位差像素PA及第2相位差像素PB)的光束的角度范围的图。
如图14所示，在F值小的情况下(F2)，所入射的光束的角度范围大(图13的光线角度θ1大)，在F值大的情况下(F4)，所入射的光束的角度范围小(图13的光线角度θ2小)。
现在，若计算图像传感器201的中心部的G像素的输出与中心部的第1相位差像素PA(或第2相位差像素PB)的输出之比，则可根据F值获得不同的比。例如，若计算中心部的第1相位差像素PA的输出与图像传感器201的中心部的G像素的输出之比，则F值越小，计算出的比越小。这是因为，第1相位差像素PA的灵敏度PAc的峰位置偏离入射角零且与G像素的灵敏度相比与峰位置偏离的方向相反的方向的灵敏度具有急剧下降的特性。
因此，预先准备按F值存储有G像素的输出与第1相位差像素PA(或第2相位差像素PB)的输出之比的闪存ROM226或ROM228等存储部，并在获取可换镜头100的当前的F值时进行用于获取F值的拍摄。然后，计算通过用于获取F值的拍摄获取的G像素的输出与第1相位差像素PA(或第2相位差像素PB)的输出之比，根据计算出的比从存储部中读出对应的F值，由此能够获取F值。
图15是表示获取(估计)可换镜头100的当前的F值的相机主体200的主体侧CPU220的功能的框图。
如图15所示，主体侧CPU220(摄像装置)通过执行用于估计存储于闪存ROM226或ROM228中的F值的程序(信息获取程序)来发挥各种处理部的功能，在本实施方式中，具有作为像素信息获取部220A、运算部220B及信息获取部220C的功能。存储有上述信息获取程序的介质也可以为硬盘、CD(Compact Disk，光盘)、DVD(Digital Versatile Disk，数字通用光盘)、各种半导体存储器等、非暂时性且计算机可读取的记录介质。
摄像装置10的操作部222中设置有设定信息获取模式(F值获取模式)的模式设定部。在用户操作可换镜头100的光圈环来切换光圈108的F值的情况下，用户操作模式设定部来进行F值获取模式的设定，进行用于获取F值的拍摄。另外，用于获取F值的拍摄优选拍摄对比度低的被摄体或在模糊的状态下进行拍摄。这是因为，优选入射于用于获取F值的G像素、第1相位差像素PA(或第2相位差像素PB)的各像素的光量均匀。
在通过模式设定部设定F值获取模式的状态下，若从发挥拍摄指示部的功能的快门释放开关22输入拍摄的指示，主体侧CPU220的像素信息获取部220A、运算部220B及信息获取部220C分别进行以下所示的用于获取F值的动作。
像素信息获取部220A获取通过用于获取F值的拍摄经由可换镜头100及图像传感器201等而得的图像数据中的用于获取F值的第1相位差像素PA(或第2相位差像素PB)及G像素的各输出数据(像素信息)。
在本例中，获取图像传感器201的中心部的第1相位差像素PA(第1像素)及G像素(第2像素)的各输出数据。
运算部220B计算由像素信息获取部220A获取的第1相位差像素PA的输出数据(第1的像素的输出)与G像素的输出数据(第2像素的输出)之比。
在计算基于运算部220B的第1相位差像素PA的输出数据与G像素的输出数据之比的情况下，优选增加用于比的计算的第1相位差像素PA及G像素的数量。这是因为，在被摄体的对比度高的情况下，第1相位差像素PA的输出数据与G像素的输出数据之比受被摄体的对比度的影响而变动。
并且，可以根据进行用于获取F值的拍摄时的被摄体的对比度来改变用于第1相位差像素PA的输出数据与G像素的输出数据之比的计算的像素数(获取像素信息的区域的大小)。
具体而言，在摄像装置10中设置检测被摄体的对比度的对比度检测部。在AF控制部230包括对比度检测部的情况下，对比度检测部能够使用包括于AF控制部230的现有的对比度检测部，在AF控制部230不包括对比度检测部的情况下，可考虑在主体侧CPU220中追加对比度检测功能。
然后，通过对比度检测部来检测进行用于获取F值的拍摄时的被摄体的对比度。即，从通过用于获取F值的拍摄获取的图像传感器201的整个摄像区域或窄于整个摄像区域的包括图像传感器201的中心部的区域(对比度检测区域)的G像素的输出数据中提取高频成分，并计算所提取的高频成分的绝对值的积分值作为对比度评价值。对比度检测区域中的被摄体的对比度越高，由对比度检测部计算出的对比度评价值越大。
由对比度检测部检测出的被摄体的对比度越高，运算部220B根据被摄体的对比度越增加在比的计算中使用的第1相位差像素PA和G像素的数量。
并且，从由AF控制部230的相位偏离量检测部230A检测出的相位偏离量可知对比度(模糊状态)，因此可以根据相位偏离量来变更所使用的第1相位差像素PA和G像素的数量。
而且，在运算部220B使用多个第1相位差像素PA的各输出数据及多个G像素的各输出数据来计算两者之比的情况下，优选排除饱和的像素(在输出数据为8位数据的情况下，为255或接近于255的值)来计算比。
信息获取部220C根据由运算部220B计算出的比来获取与被摄体光通过可换镜头100入射于图像传感器201时的相对于图像传感器201的光线角度相关的信息(在本例中，为F值)。
具体而言，摄像装置10具备按可换镜头100的F值存储第1相位差像素PA的输出数据与G像素的输出数据之比的闪存ROM226或ROM228等存储部。可以在产品出厂之前将表示上述比与F值之间的关系的表存储于ROM228中，也可以从网络上的服务器下载表示上述比与F值之间的关系的表并存储于闪存ROM226中。
信息获取部220C根据由运算部220B计算出的比从闪存ROM226或ROM228中读出与该比对应的F值，并获取所读出的F值作为可换镜头100的当前的F值。另外，在闪存ROM226或ROM228中未存储计算出的比及与其对应的F值的情况下，可以根据计算出的比和该比的前后的2个存储的比，采用与存储的2个比对应的2个F值中更接近于计算出的比的比来读出F值，也可以根据计算出的比和夹着计算出的比而存储的2个比，内插与存储的2个比对应的2个F值来计算F值。
根据本实施方式，即使在不具有互换性的可换镜头100安装于相机主体200的情况下，也能够简单且高精度地获取可换镜头100的当前的F值，并且，在具备具有相位差像素的图像传感器201的摄像装置10的情况下，能够在不追加特别的硬件的情况下获取可换镜头100的当前的F值，能够提供廉价的装置。另外，在具有互换性的可换镜头300安装于相机主体200的情况下，能够在可换镜头300与相机主体200之间进行通信，相机主体200能够从可换镜头300通过通信获取包括F值的镜头信息，因此无需通过本实施方式来估计F值。
并且，通过获取可换镜头100的“F值”，能够根据“快门速度”及“图像的亮度(明度)”的信息来计算被摄体的明度(不是图像的亮度而是真实的被摄体的明度)。并且，真实的被摄体的明度用于场景识别(屋外、屋内的判定等)，能够用于自动白平衡调整等。
在上述实施方式中，计算了第1相位差像素PA的输出数据与普通像素(G像素)的输出数据之比，但并不限于此，也可以计算第2相位差像素PB的输出数据与普通像素(G像素)的输出数据之比，并根据计算出的比来获取F值。
另一方面，如图14所示，在计算图像传感器201的中心部的第1相位差像素PA的输出数据与第2相位差像素PB的输出数据之比的情况下，第1相位差像素PA的灵敏度PAc与第2相位差像素PB的灵敏度PBc以入射角零为中心具有对称性，因此两者之比不会因F值而发生变化。
因此，如图16所示，在将第1相位差像素PA及第2相位差像素PB作为用于获取F值的第1像素及第2像素的情况下，使用图像传感器201的像高高的位置中的第1相位差像素PA和第2相位差像素PB。
图17是示出表示图像传感器201的G像素、第1相位差像素PA及第2相位差像素PB的入射角特性的曲线图(图12所示的曲线图)和F值为F2、F4时的入射于图像传感器201的像高高的一像素(G像素、第1相位差像素PA及第2相位差像素PB)的光束的角度范围的图。
如图17所示，在图像传感器201的像高高的位置中的第1相位差像素PA及第2相位差像素PB中，第1相位差像素PA的灵敏度PAc和第2相位差像素PB的灵敏度PBc分别相对于主光线不对称。
因此，若计算图像传感器201的像高高的位置中的第1相位差像素PA与第2相位差像素PB的输出之比，则可获得根据F值(例如，F2、F4)而不同的比。
也可以计算图像传感器201的像高高的位置中的第1相位差像素PA(或第2相位差像素PB)的输出与G像素的输出之比是不言而喻的。
并且，本例的图像传感器201中存在入射角特性不同的3种像素(第1相位差像素、第2相位差像素及普通像素)，因此这3种像素中的2个像素的组合存在3种方式，最多能够求出3个比。
如此，能够在存在入射角特性不同的3种以上的像素的情况下求出多个比。若使用多个比来估计可换镜头100的F值，则能够估计更高精度的F值。
在图13及图16所示的例子中，计算了图像传感器201的中央部及像高高的位置中的入射角特性不同的2个像素的输出之比，但也可以如图18所示按图像传感器201的不同像高的传感器位置计算入射角特性不同的2个像素的输出之比，并根据计算出的比的变化估计可换镜头100的当前的F值。
在此，如图18所示，图像传感器201的不同像高的传感器位置是指，第1相位差像素PA和第2相位差像素PB的光瞳分割方向即图像传感器201的x方向上的不同于与光轴L对应的图像传感器201的传感器中心(x＝0)的位置。
图19及图20分别是表示可换镜头100的光圈108位于开放侧及小光圈侧时的每个传感器位置的比的变化的曲线图。
图19及在图20中，PAr为第1相位差像素PA的输出与G像素的输出之比，PBr为第2相位差像素PB的输出与G像素的输出之比。
如图19及图20所示，每个传感器位置的光圈108在开放侧的比PAr或比PBr的变化小(倾角小)，每个传感器位置的光圈108在小光圈侧的比PAr或比PBr的变化大(倾角大)。
如此，根据可换镜头100的光圈108在开放侧还是在小光圈侧(即，根据F值)，比PAr或比PBr的变化不同，因此能够根据比PAr或比PBr如何根据传感器位置而发生变化来估计F值。
具体而言，摄像装置10具备按可换镜头100的F值存储表示每个像高(传感器位置)的第1相位差像素PA的输出数据与G像素的输出数据之比PAr的第1表的闪存ROM226或ROM228等存储部。可以在产品出厂之前按可换镜头100的F值将上述第1表存储于ROM228中，也可以按可换镜头100的F值从网络上的服务器下载上述第1表并存储于闪存ROM226中。
像素信息获取部220A获取图像传感器201的多个像高下的第1相位差像素PA的输出数据和G像素的输出数据，运算部220B计算所获取的多个像高中的每一个的第1相位差像素PA的输出数据与G像素的输出数据之比来获取表示每个像高的比的第2表。
信息获取部220C根据由运算部220B计算出的第2表从闪存ROM226或ROM228中读出对应于与第2表一致或最近似的第1表的F值，获取所读出的F值作为可换镜头100的当前的F值。
另外，第1、第2表并不限于根据第1相位差像素PA的输出与G像素的输出之比(每个传感器位置的比)来创建，也可以根据第2相位差像素PB的输出与G像素的输出之比、第1相位差像素PA的输出与第2相位差像素PB的输出之比来创建。并且，图19及图20所示的每个传感器位置的比PAr或比PBr线性地发生变化，但并不限于此。
在本实施方式中，作为与被摄体光通过可换镜头100入射于图像传感器201时的相对于图像传感器201的光线角度相关的信息，获取了可换镜头100的F值，但并不限于此，也可以获取可换镜头100的数值孔径或传感器中心的光线角度。而且，与相对于图像传感器201的光线角度相关的信息不仅包括传感器中心的光线角度，例如还包括相对于图像传感器201的不同位置的像素的光线角度。
图21是表示摄像光学系统102的开口直径D、开口直径D的半径r、焦距f及光线角度θ的关系的图。
F值能够根据F值的定义由下式表示。
[数式1]
F＝f/D
并且，在图21所示的摄像光学系统102的开口直径D、开口直径D的半径r、焦距f及光线角度θ中满足正弦条件的情况下，sinθ能够由下式表示。
[数式2]
sinθ＝r/f＝D/(2f)
F值能够根据[数式1]及[数式2]由下式表示。
[数式3]
F＝1/(2sinθ)
并且，空气中的数值孔径NA能够由下式表示。
[数式4]
NA＝sinθ
并且，F值和数值孔径通过下式建立关系。
[数式5]
F＝1/(2NA)
如上所述，F值、数值孔径及光线角度彼此相关，若已知这些中的任一个，则能够换算另外两个。
本例中估计了可换镜头100的F值，但能够从估计出的F值通过换算来获取数值孔径或光线角度。
并且，通过将入射角特性不同的第1像素与第2像素的输出之比按不具有互换性的可换镜头的数值孔径存储于存储部中，能够根据第1像素与第2像素的输出之比从存储部读出(获取)对应的数值孔径。而且，还能够从所获取的数值孔径换算F值或光线角度。
如上所述，即使在不具有互换性的可换镜头100安装于相机主体200的情况下，也能够估计可换镜头100的当前的F值等，由此能够实现被摄体的明度的计算或基于被摄体的明度的场景识别。并且，即使在不具有互换性的可换镜头100安装于相机主体200的情况下，也能够将F值或数值孔径记录于图像文件的文件头中作为所拍摄的图像的附属信息。
[信息获取方法]
图22是表示本发明所涉及的信息获取方法的第1实施方式的流程图。
在图22中，主体侧CPU220判断是否通过操作部222设定F值获取模式(信息获取模式)(步骤S10)。在设定有F值获取模式的情况下，进一步判断是否从快门释放开关22输出拍摄的指示(S2开启的信号)(步骤S12)。
若设定F值获取模式且输出S2开启的信号，则主体侧CPU220进行用于获取F值的拍摄，主体侧CPU220的像素信息获取部220A获取通过用于获取F值的拍摄而获取的图像数据中图像传感器201的中心部的入射角特性不同的第1像素(G像素)及第2像素(第1相位差像素PA)的各输出数据(步骤S14、像素信息获取步骤)。
主体侧CPU220的运算部220B计算在步骤S14中获取的第1、第2像素(第1相位差像素PA、G像素)的输出数据之比(步骤S16、运算步骤)。
主体侧CPU220的信息获取部220C根据在步骤S16中计算出的比来获取F值(步骤S18、信息获取步骤)。基于该步骤S18的F值的获取是通过从存储表示入射角特性不同的第1、第2像素之比与F值之间的关系的表的闪存ROM226或ROM228中读出与计算出的比对应的F值来进行的。
图23是表示本发明所涉及的信息获取方法的第2实施方式的流程图。另外，对与图22所示的第1实施方式相同的部分标注相同的步骤编号，并省略其详细说明。
在图23中，若设定F值获取模式且输出S2开启的信号，则主体侧CPU220进行用于获取F值的拍摄，主体侧CPU220的像素信息获取部220A获取通过用于获取F值的拍摄而获取的图像数据中不同像高的多个传感器位置中的多组第1、第2像素(第1相位差像素PA、G像素)的各输出数据(步骤S20、像素信息获取步骤)。
主体侧CPU220的运算部220B计算在步骤S20中获取的多组(每个像高的)第1、第2像素(第1相位差像素PA、G像素)的输出数据之比(步骤S22)，生成表示每个像高的比的第2表(步骤S24)。
主体侧CPU220的信息获取部220C根据通过步骤S24生成的第2表来获取可换镜头100的当前的F值(步骤S26)。闪存ROM226或ROM228中按可换镜头100的F值预先存储有表示每个像高(传感器位置)的第1、第2像素的输出数据之比的第1表。基于步骤S26的F值的获取中，从闪存ROM226或ROM228读出对应于与在步骤S24中生成的第2表一致或最近似的第1表的F值，获取所读出的F值作为可换镜头100的当前的F值。
[其他]
适用于本发明的图像传感器中混合存在普通像素和相位差像素(第1、第2相位差像素)，但也可以为仅由不具有普通像素的相位差像素构成的图像传感器。在仅由相位差像素构成的图像传感器的情况下，通过将相邻的一对第1、第2相位差像素的输出相加，能够获得与普通像素等同的输出。
并且，在本实施方式中，例如，像素信息获取部220A、运算部220B及信息获取部220C等执行各种处理的处理部(processing unit)的硬件结构为如下所示的各种处理器(processor)。各种处理器中包括执行软件(程序)来发挥各种处理部的功能的常用的处理器即CPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等能够在制造之后变更电路结构的处理器即可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device：PLD)、具有ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)等为了执行特定的处理而专门设计的电路结构的处理器即专用电路等。
1个处理部可以由这些各种处理器中的1个构成，也可以由相同种类或不同种类的2个以上的处理器(例如，多个FPGA或CPU和FPGA的组合)构成。并且，也可以由1个处理器构成多个处理部。作为由1个处理器构成多个处理部的例子，第1，如客户端或服务器等计算机所代表，有如下方式：由1个以上的CPU和软件的组合构成1个处理器，并由该处理器发挥多个处理部的功能。第2，如以片上系统(System On Chip：SoC)等为代表有如下方式：使用由1个IC(Integrated Circuit，集成电路)芯片来实现包括多个处理部的系统整体的功能的处理器。如此，各种处理部使用1个以上的上述各种处理器来构成为硬件结构。
而且，更具体而言，这些各种处理器的硬件结构为组合半导体元件等电路元件而成的电路(circuitry)。
并且，本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的精神的范围内进行各种变形是不言而喻的。
符号说明
10-摄像装置，20-取景窗，22-快门释放开关，23-快门速度转盘，24-曝光校正转盘，25-电源杆，26-目镜部，27-MENU/OK键，28-十字键，29-播放按钮，30-内置闪光，100、300-可换镜头，102、302-摄像光学系统，104、304-透镜组，108、308-光圈，160、360-镜头卡口，200-相机主体，201-图像传感器，202-图像传感器控制部，203-模拟信号处理部，204-A/D转换器，205-图像输入控制器，206-数字信号处理部，207-RAM，208-压缩扩展处理部，209-调焦部，210-介质控制部，212-存储卡，214-显示控制部，216-显示器，220-主体侧CPU，220A-像素信息获取部，220B-运算部，220C-信息获取部，222-操作部，224-时钟部，226-闪存ROM，228-ROM，230-AF控制部，230A-相位偏离量检测部，230B-散焦量计算部，232-明度检测部，234-白平衡校正部，236-无线通信部，238-GPS接收部，240-电源控制部，242-电池，244-镜头电源开关，250-主体侧通信部，260-主体卡口，270-闪光发射部，272-闪光控制部，296-FPS控制部，316-聚焦透镜控制部，318-光圈控制部，320-镜头侧CPU，322-RAM，324-ROM，326-闪存ROM，350-镜头侧通信部，D-开口直径，Gc、PAc、PBc-灵敏度，L-光轴，MA、MB-遮光膜，ML-微透镜，NA-数值孔径，PA-第1相位差像素，PAr、PBr-比，PB-第2相位差像素，PD-光电二极管，S10～S26-步骤，f-焦距，r-半径，θ、θ1、θ2-光线角度。

Claims (18)

1.一种摄像装置，其具备：
图像传感器，具有第1像素和入射角特性不同于所述第1像素的第2像素；
安装部，能够装卸可换镜头；
像素信息获取部，分别获取被摄体光穿过安装于所述安装部的所述可换镜头而入射的所述图像传感器的多个像高中的所述第1像素的输出及所述第2像素的输出；
存储部，按照与被摄体光穿过所述可换镜头入射于所述图像传感器时的相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息，存储每个像高的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比；
运算部，计算由所述像素信息获取部获取的多个像高中的每一个的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比，获取每个像高的比；及
信息获取部，根据由所述运算部计算出的每个像高的比从所述存储部获取与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述图像传感器具有通过光瞳分割选择性地接收穿过所述可换镜头的分别不同的区域的各被摄体光的第1相位差像素及第2相位差像素，
所述第1像素为所述第1相位差像素，所述第2像素为所述第2相位差像素。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述图像传感器具有通过光瞳分割选择性地接收穿过所述可换镜头的分别不同的区域的各被摄体光的第1相位差像素及第2相位差像素和分别接收所述各被摄体光的普通像素，
所述第1像素为所述第1相位差像素或所述第2相位差像素，所述第2像素为所述普通像素。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其中，
与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息为所述可换镜头的光圈值、所述可换镜头的数值孔径或相对于所述图像传感器的光线角度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其中，
与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息为所述可换镜头的光圈值或所述可换镜头的数值孔径，
所述存储部按所述可换镜头的光圈值或所述可换镜头的数值孔径存储所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比，
所述信息获取部根据由所述运算部计算出的比从所述存储部中读出与所述比对应的光圈值或数值孔径，获取所读出的光圈值或数值孔径作为所述可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其中，
与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息为所述可换镜头的光圈值或所述可换镜头的数值孔径，
所述存储部按所述可换镜头的光圈值或所述可换镜头的数值孔径存储表示每个像高的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比的第1表，
所述像素信息获取部获取所述图像传感器的多个像高下的所述第1像素的输出及所述第2像素的输出，
所述运算部计算获取的所述多个像高中的每一个的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比，获取表示每个像高的比的第2表，
所述信息获取部根据获取的所述第2表从所述存储部中读出对应于与所述第2表一致或最近似的第1表的光圈值或数值孔径，获取所读出的光圈值或数值孔径作为所述可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
7.根据权利要求6所述的摄像装置，其中，
所述运算部计算获取的所述多个像高中的每一个的所述第1像素及所述第2像素中的未饱和的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比，获取表示每个像高的比的所述第2表。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其还具备：
对比度检测部，检测被摄体的对比度，
由所述对比度检测部检测出的被摄体的对比度越高，所述运算部根据被摄体的对比度越增加所述比的计算中使用的所述第1像素及所述第2像素的数量。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其还具备：
通信部，在其与可换镜头之间进行通信；
控制部，在无法经由所述通信部从安装的可换镜头获取所述可换镜头的光圈值或数值孔径的情况下，分别使所述像素信息获取部、所述运算部及所述信息获取部动作。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其还具备：
测光部，使用经由所述通信部获取的可换镜头的光圈值或数值孔径、或由所述信息获取部获取的可换镜头的光圈值或数值孔径来计算被摄体的明度。
11.根据权利要求2或3所述的摄像装置，其还具备：
相位偏离量检测部，根据所述图像传感器的所述第1相位差像素及所述第2相位差像素的输出来检测相位偏离量；
散焦量计算部，根据与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息和所述相位偏离量来计算散焦量；及
调焦部，根据计算出的所述散焦量来移动所述图像传感器。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其还具备：
模式设定部，设定信息获取模式，
所述像素信息获取部、所述运算部及所述信息获取部分别在被所述模式设定部设定为所述信息获取模式的状态下从拍摄指示部输入了拍摄的指示的情况下动作。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其还具备：
图像获取部，若从拍摄指示部输入拍摄的指示，则经由所述图像传感器获取图像数据；及
记录部，创建存储获取的所述图像数据的图像文件，并将所述图像文件记录于记录介质中，
所述记录部将所述信息获取部获取的与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息记录于所述图像文件的文件头中。
14.一种信息获取方法，其为具有被摄体光穿过安装的可换镜头而入射的图像传感器的摄像装置中的信息获取方法，所述图像传感器具有所述图像传感器上的第1像素和所述图像传感器上的入射角特性不同于所述第1像素的第2像素，
所述摄像装置具有存储部，所述存储部按照与被摄体光穿过所述可换镜头入射于所述图像传感器时的相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息，存储每个像高的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比，
所述信息获取方法包括：
像素信息获取步骤，分别获取被摄体光穿过安装于所述摄像装置的可换镜头而入射的所述图像传感器的多个像高中的所述第1像素的输出及所述第2像素的输出；
运算步骤，计算获取的多个像高中的每一个的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比，获取每个像高的比；及
信息获取步骤，根据计算出的所述每个像高的比从所述存储部获取与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息。
15.根据权利要求14所述的信息获取方法，其中，
与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息为所述可换镜头的光圈值或所述可换镜头的数值孔径，
所述存储部按所述可换镜头的光圈值或所述可换镜头的数值孔径存储所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比，
所述信息获取步骤根据计算出的所述比从所述存储部中读出与所述比对应的光圈值或数值孔径，获取所读出的光圈值或数值孔径作为所述可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
16.根据权利要求14所述的信息获取方法，其中，
与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息为所述可换镜头的光圈值或所述可换镜头的数值孔径，
所述存储部按所述可换镜头的光圈值或所述可换镜头的数值孔径存储表示每个像高的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比的第1表，
所述像素信息获取步骤中，获取所述图像传感器的多个像高下的所述第1像素的输出及所述第2像素的输出，
所述运算步骤中，计算所述获取的多个像高中的每一个的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比，获取表示每个像高的比的第2表，
所述信息获取步骤中，根据获取的所述第2表从所述存储部中读出对应于与所述第2表一致或最近似的第1表的光圈值或数值孔径，获取所读出的光圈值或数值孔径作为所述可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的信息获取方法，其中，
所述摄像装置还具备在与可换镜头之间进行通信的通信部，
所述信息获取方法还包括经由所述通信部从安装的可换镜头获取所述可换镜头的光圈值或数值孔径的步骤，
在无法经由所述通信部获取可换镜头的光圈值或数值孔径的情况下，执行所述像素信息获取步骤、所述运算步骤及所述信息获取步骤的处理来获取所述可换镜头的当前的光圈值或数值孔径。
18.一种记录介质，其为非暂时性且计算机可读取的记录介质，在通过计算机读取存储于所述记录介质中的指令的情况下，
使计算机实现具有被摄体光穿过安装的可换镜头而入射的图像传感器及存储部的摄像装置中的信息获取功能，所述图像传感器具有所述图像传感器上的第1像素和所述图像传感器上的入射角特性不同于所述第1像素的第2像素，且所述存储部按照与被摄体光穿过所述可换镜头入射于所述图像传感器时的相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息，存储每个像高的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比，
所述信息获取功能包括如下功能：
分别获取被摄体光穿过安装于所述摄像装置的可换镜头而入射的所述图像传感器的多个像高中的所述第1像素的输出及所述第2像素的输出的功能；
计算获取的多个像高中的每一个的所述第1像素的输出与所述第2像素的输出之比的功能，获取每个像高的比；及
根据计算出的所述每个像高的比从所述存储部获取与相对于所述图像传感器的光线角度相关的信息的功能。
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