(57)【要約】【課題】メカニカルシャッタと電子シャッタ機能を併用したシャッタ機構を有する撮像装置において、画像補正処理によりシャッタ走行方向の露光ムラを抑制すること。【解決手段】撮像装置は、メカニカルシャッタ１０５と電子シャッタ１０７を併用したシャッタ機構を有する。画像処理部１０９は、射出瞳距離、絞り値、像高、焦点状態検出結果、撮像面からメカニカルシャッタの距離、シャッタのスリット幅の情報に基づいて露光ムラの発生を判定する。欠け判定部１２２により、暈け像に欠けが発生することが判定された場合、欠けの発生する方向にて画像の輝度分布を対称化する補正処理が行われる。補正フィルタ適用部１２９は、取得画像１２０の輝度分布をシャッタ走行方向にて反転させた形状の特性をもつフィルタ係数の補正フィルタを適用し、補正画像１３０のデータを出力する。【選択図】  図２
2014090227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系を介して入射した光を電気信号に変換する撮像手段を有し、該撮像手段による電子シャッタを先幕とし、メカニカルシャッタを後幕とするシャッタ機構により露光制御を行う撮像装置であって、
前記撮像光学系を介して入射した光を受光して焦点状態を検出する焦点状態検出手段と、
前記焦点状態検出手段の検出情報を取得してデフォーカス量を算出し、前記撮像光学系の焦点調節制御を行う制御手段と、
前記撮像手段による画像データと、前記焦点状態検出手段の検出情報と、前記制御手段からの撮影条件を示す情報を取得し、前記画像データに係る画像に露光ムラが発生すると判定した場合、前記シャッタ機構の走行方向にて前記画像の輝度分布を対称化する画像補正を行い、補正した画像データを出力する画像処理手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記画像データに係る画像に欠けが発生するか否かを判定する欠け判定手段を有し、
前記欠け判定手段によって前記画像に欠けが発生すると判定された場合、前記画像データに適用するフィルタ係数を補正することにより、前記シャッタ機構の走行方向にて前記画像の輝度分布を対称化する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記欠け判定手段は、前記制御手段からの撮影条件を示す情報として、射出瞳距離、絞り値、像高、撮像面から前記メカニカルシャッタまでの距離、前記シャッタ機構のスリット幅を取得して前記画像の欠けの発生を判定することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記画像処理手段は、前記欠け判定手段によって前記画像に欠けが発生すると判定された場合、前記画像の輝度分布を前記シャッタ機構の走行方向にて反転させた形状の特性をもつ前記フィルタ係数を用いて、前記画像補正を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画像処理手段は、複数の前記焦点状態検出手段の検出情報が近接する範囲内にて異なる遠近競合の状態が発生するか否かを判定する遠近競合判定手段を有し、
前記遠近競合判定手段によって遠近競合が発生することが判定された場合、前記複数の焦点状態検出手段の検出情報のうちでデフォーカス量が相対的に小さい検出情報にしたがって前記画像補正を行うことを特徴する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画像処理手段は、前記撮像光学系が前記撮像手段の撮像面に対して傾いているか否かを判定する傾き判定手段を有し、
前記傾き判定手段によって前記撮像光学系が前記撮像手段の撮像面に対して傾いていると判定された場合、傾きによって変化する像の変形を算出して前記画像補正を行うこと特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像手段は、前記焦点状態検出手段として、前記撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光をそれぞれ検出する複数の検出素子を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記画像処理手段は、前記画像データに係る画像領域を複数の領域に分割し、分割された各領域に対して、前記焦点状態検出手段の検出情報から算出されるデフォーカス量をそれぞれ代表値として対応させた上で前記画像補正を行う請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記画像処理手段は、前記分割された各領域と、焦点状態検出に係る離散的な各検出点の位置とが１対１に対応せず、１つの分割領域内に複数の検出点が存在する場合、デフォーカス量が相対的に小さい検出点にて代表値を設定することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
撮像光学系を介して入射した光を電気信号に変換する撮像手段を有し、該撮像手段による電子シャッタを先幕とし、メカニカルシャッタを後幕とするシャッタ機構により露光制御を行う撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記撮像手段による画像データと、前記撮像光学系に係る焦点状態の検出情報と、撮影条件を示す情報を取得するステップと、
取得した情報を用いて前記画像データに係る画像に露光ムラが発生するか否かを判定するステップと、
前記画像データに係る画像に露光ムラが発生すると判定された場合、前記シャッタ機構の走行方向にて前記画像の輝度分布を対称化する画像補正を行い、補正した画像データを出力するステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシャッタと電子シャッタ機能を併用して撮像を行う場合の画像処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフタイプのデジタルカメラには、メカニカルシャッタと電子シャッタ機能を併用した機構（以下、併用型機構という）で撮像動作を行う装置がある。この場合、メカニカルシャッタとはフォーカルプレンシャッタであり、後幕を構成する。後幕の走行に先行して、撮像素子の電子シャッタ駆動が行われる。メカニカルシャッタの先幕に代えて、撮像素子の画素の電荷蓄積開始走査を行う電子シャッタを駆動することを、以下では電子先幕と呼ぶ。電子シャッタによる撮像動作の場合、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサを用いた撮像素子では、画素の蓄積電荷量をゼロにするリセット走査が行われる。これは、画素毎に、または複数の画素から成る領域若しくはライン（以下、画素領域という）毎に行われる。リセット走査から所定時間の経過後に、画素毎または画素領域毎に信号をそれぞれ読み出す走査が行われて、電子シャッタによる撮像動作が行われる。
併用型機構で撮像素子の露光を制御する場合には、先ず、撮像素子の電荷蓄積開始走査として、後幕の走行方向にて撮像素子の画素領域毎に順次リセット走査が行われる。所定時間の経過後に、後幕によって撮像素子を遮光した後、各画素に蓄積された電荷を順次に読み出す走査が行われる。
【０００３】
ところで、交換レンズ式の一眼レフデジタルカメラでは、カメラ本体に装着された撮影レンズに応じて、焦点距離や射出瞳距離（像面からレンズの射出瞳位置までの距離）が異なる。このため、併用型機構では以下の問題がある。
電子シャッタは撮像素子面で機能し、メカニカルシャッタはその構成上、撮像素子面から光軸方向にやや離れた位置に配置される。従って、撮影レンズの焦点距離、射出瞳位置等の違いのため、メカニカルシャッタによる撮像面上での遮光位置が変化する。特にリセット走査時点からメカニカルシャッタによる遮光時点までの露光時間が短い場合、シャッタ走行方向にて露光ムラが生じることがある。この現象については後で詳述するが、カメラ本体に装着された撮影レンズの焦点距離、射出瞳位置等に応じて変化する。例えば、ピントの合っていない暈け像が円形ではなく、一部が欠けた状態になる。各種シーンを撮影して確認すると、特に木漏れ日の暈け像のように明暗がはっきりしている場合、円形の一部が欠けた像が明瞭に写ってしまうため、撮影者の意図しない画像になる可能性がある。
【０００４】
また、撮影レンズの絞り値及びピント位置、マクロレンズのフォーカス等によっても、射出瞳距離が変化し、メカニカルシャッタによる撮像面上の遮光位置が変化する場合がある。これらの原因によっても、シャッタ走査方向における像の一部が欠落する現象が発生し得る。この問題に対して特許文献１では、撮像素子のＩＳＯ感度や露出時間を規制することで、像欠けが発生する撮影条件を回避する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−４１５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように撮影条件を制約することは、撮影者が自由に撮影設定を選べない点で不利益を受ける。
本発明は、メカニカルシャッタと電子シャッタ機能を併用したシャッタ機構を有する撮像装置において、画像補正処理によりシャッタ走行方向の露光ムラを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る装置は、撮像光学系を介して入射した光を電気信号に変換する撮像手段を有し、該撮像手段による電子シャッタを先幕とし、メカニカルシャッタを後幕とするシャッタ機構により露光制御を行う撮像装置であって、前記撮像光学系を介して入射した光を受光して焦点状態を検出する焦点状態検出手段と、前記焦点状態検出手段の検出情報を取得してデフォーカス量を算出し、前記撮像光学系の焦点調節制御を行う制御手段と、前記撮像手段による画像データと、前記焦点状態検出手段の検出情報と、前記制御手段からの撮影条件を示す情報を取得し、前記画像データに係る画像に露光ムラが発生すると判定した場合、前記シャッタ機構の走行方向にて前記画像の輝度分布を対称化する画像補正を行い、補正した画像データを出力する画像処理手段を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画像補正処理によりシャッタ走行方向の露光ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】併用型機構における暈け像を説明する図である。
【図２】図３ないし図７と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、システム構成例（Ａ）および画像処理部の構成例（Ｂ）を示すブロック図である。
【図３】撮像部が有する焦点状態検出部を説明する図である。
【図４】像欠けについて算出処理例を説明する図である。
【図５】画像補正用フィルタ係数を説明する図である。
【図６】遠近競合時のフィルタ係数の修正について説明する図である。
【図７】チルト判定時の像の算出処理を説明する図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るシステム構成例を示すブロック図である。
【図９】画像の分割例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態について詳細に説明する。
撮像装置の構成を説明する前に、図１を参照して、併用型機構における電子先幕およびメカニカルシャッタの動作と、シャッタ走行方向に露光ムラが生じる現象について説明する。ここでは、特にリセット走査の実行時点から、メカニカルシャッタによる遮光時点までの時間が短い場合（例えば、１／４０００秒等の短時間露光秒時）について、図１（Ａ）ないし（Ｃ）を参照して説明する。なお、被写体側を前方と定義して各部の前後関係を説明する。
【００１１】
図１（Ａ）は撮影光束の状態を例示する。（ａ）図にて撮像面１のやや前方には、メカニカルシャッタ面２が位置し、さらに前方に射出瞳面３を示しており、撮像光学系の光軸４を２点鎖線で示している。（ａ）図は、光軸４より露光終了側（上方）にずれた像高５において、撮像面１の後方にレンズの焦点６が位置する、いわゆる「後ピン」状態を示している。リセットライン７は電子先幕の先端（下端）に相当し、図１では便宜上、部材として視覚化して表している。後幕８の先端（上端）はメカニカルシャッタの後幕のスリット形成部を示す。光線９、１０は射出瞳を通る光束の上側光線９と下側光線１０である。
（ｂ−１）ないし（ｂ−３）図に示す状態は、光軸４に沿う方向から見た場合に、射出瞳を通る光束の広がりを撮像面に投影した様子を示している。円１１は撮像面１における光束の広がりを投影した像の外形を表し、円１２はメカニカルシャッタ面２における光束の広がりを投影した像の外形を表す。（ｂ−１）図にて、リセットライン７が下から上へと走行し、円１１を横切るタイミングで露光が開始してから、後幕８が下から上へと走行し、円１２を横切るタイミングで露光が終了する。
【００１２】
リセット走査の実行からメカニカルシャッタによる遮光までの時間が極端に短い場合について、（ｂ−２）図を参照して説明する。この場合、リセットライン７が円１１の下端１１ａに到達する前に、円１２の下端１２ａを後幕８の上端が通過してしまうことが起こり得る。円１１と円１２の上端を通る光線が上側光線９に対応し、円１１と円１２の下端を通る光線が下側光線１０に対応する。下側光線１０では露光開始時点より先に、露光終了のタイミングが来ることになるため、撮像面１での像は下側の一部が欠けた形状となる。
（ｂ−３）図は、（ｂ−２）図よりも僅かに時間が経過した状態を示す。リセットライン７は円１１のほぼ中心にまで到達しており、後幕８の上端は円１２の中心に到達していない。つまり、像欠けが発生した以後には円形状の暈け像が露光されることになる。この様に、撮像面１とメカニカルシャッタ面２での各光束の広がりに対して、電子先幕および後幕がその下端、中心、上端を通過するタイミングにばらつきが生じると、露光ムラが発生する。その結果、（ｃ）図に示すように、撮像面１で露光される像１３は下側に欠落部が生じ、上下方向（シャッタ走行方向）に露光ムラが発生する。
【００１３】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の場合と同様の像高５にて、撮像面１よりも焦点６が前方に位置する、いわゆる「前ピン」状態を示す。（ｂ）図に示す円１１は撮像面１での光束の広がりを表し、その上端を通る光線が下側光線１０に対応し、円１１の下端を通る光線が上側光線９に対応する。一方、円１２はメカニカルシャッタ面２での光束の広がりを表し、上端を通る光線が上側光線９に対応し、下端を通る光線が下側光線１０に対応する。つまり、「前ピン」状態では、円１１、１２の上下端にそれぞれ対応する上側光線と下側光線の関係が逆になっている。その結果、（ｃ）図に示すように、撮像面１で露光される像１３の欠ける位置が「後ピン」状態とは逆になり、露光ムラも逆向きとなる。
【００１４】
図１（Ｃ）は、図１（Ａ）と同様に「後ピン」状態であるが、像高５が光軸４の下側である。（ｂ）図に示すように、円１１と円１２との中心同士の関係が、図１（Ａ）にて（ｂ−１）図に示す状態と異なる。具体的には、図１（Ｃ）の（ｂ）図にて、円１１と円１２は同心ではなく、円１１の中心が円１２の中心から下側にずれている。他方、図１（Ａ）のように像高５が光軸４の上側である場合、円１１の中心は円１２の中心よりも上側にずれている。（ｂ）図に示す状態では、このずれの違いにより、後幕８の上端が円１２の下端を取り過ぎる前に、リセットライン７が円１１の下端を通過できる。結果として、撮像面１で露光される像１３は、欠けのない円となるが、露光ムラは発生する。
【００１５】
以上のことから、以下の現象が引き起こされることが分かる。
・ピントの合っていない暈け像が円形でなく、一部が欠けること。
・ピントの合った被写体を基準として、遠景側と近景側とで暈け像の欠ける方向が異なること。
・画面の位置（像高）によって像の欠け状態（欠落部の有無を含む）が異なること。
例えば、撮影状態でのカメラ姿勢を正位置として、シャッタ走行方向を図１の下から上とする場合、遠景側の暈け像は下側が欠け（図１（Ａ）の（ｃ）図参照）、近景側の暈け像は上側が欠ける（図１（Ｂ）の（ｃ）図参照）。特に、画面の下側にて像の欠ける現象（近景の暈け像の欠け）が顕著である。
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態に係る撮像装置は、併用型機構を用いて露光制御を行う場合に発生する前記現象による露光ムラを画像補正で抑制する手段を備える。
【００１７】
図２（Ａ）は本実施形態のシステムおよび画像処理を説明するブロック図である。カメラ本体１０１と撮影レンズ装置１０２から成る、レンズ交換タイプの撮像装置を例示する。
撮像光学系１０３は複数のレンズ群や光学部材を備える。図２（Ａ）には、撮像光学系に含まれる絞り１０３ａと、焦点調節用のフォーカスレンズ１０３ｂを光軸１０４上に示すが、ズームレンズ等が設けられている。レンズ駆動部１１０は可動光学部材を駆動するアクチュエータを備え、レンズ制御部１１１からの制御信号に従って、絞り１０３ａの開口制御や可動レンズの位置制御を行う。電気接点１１２は、カメラ本体１０１と、これに装着された撮影レンズ装置１０２とを繋ぐ通信および電源接続部であり、レンズ制御部１１１とカメラ制御部１１４とを仲介する。これらの制御部は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）を備え、メモリから読み出した所定のプログラムを実行することにより各部を制御する。
【００１８】
メカニカルシャッタ１０５はフォーカルプレンシャッタであり、カメラ制御部１１４により駆動制御が行われる。メカニカルシャッタ１０５の後幕は、電子先幕とともにシャッタ機構を構成する。撮像部１０６はＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を備える。撮像素子は、撮像光学系１０３を介して入射した光を電気信号に変換し、撮像した画像データを画像処理部１０９に出力する。撮像部１０６は電子シャッタ１０７の機能を有し、焦点状態検出部１０８を備える。撮像光学系１０３に係る焦点状態の検出情報は、焦点状態検出部１０８からカメラ制御部１１４に送られて焦点調節制御が行われる。焦点状態検出部１０８の検出情報は、ピントが合っているか否か、およびピントが合っていない場合にはそのずれ量の情報を含んでおり、カメラ制御部１１４は検出情報からデフォーカス量を算出する。
画像処理部１０９が処理した画像データは、メモリ部１１６に記憶される。表示部１１５は液晶パネル等の表示デバイスを有し、カメラ制御部１１４の制御指令に従って、撮影画像や各種情報を表示する。
【００１９】
次に、撮像装置の動作について概要を説明する。
撮影レンズ装置１０２において、撮像光学系１０３を構成する絞り１０３ａおよびフォーカスレンズ１０３ｂはレンズ駆動部１１０により制御され、この状態で被写体からの光がカメラ本体１０１へと導かれる。カメラ本体１０１では、焦点状態検出部１０８により焦点状態検出が行われる。つまり、被写体にピントが合っているか否か、およびずれ量が検出され、検出信号はカメラ制御部１１４に出力される。また、撮影レンズ装置１０２によりカメラ本体１０１に導かれた被写体光は、メカニカルシャッタ１０５および電子シャッタ１０７により露出制御され、撮像部１０６は撮像信号を画像処理部１０９に出力する。画像処理部１０９は、撮像部１０６から取得した撮像信号の画像データと、カメラ制御部１１４を介して送られる焦点状態検出情報を含む撮影情報に基づいて画像処理を行う。画像処理部１０９が行う画像補正処理の詳細については後で説明する。画像処理後の画像データはメモリ部１１６に記憶され、カメラ制御部１１４は操作部（不図示）からの操作指示を受け付けて、撮影画像等のデータをメモリ部１１６から読み出して、表示部１１５の画面に表示させる制御を行う。
【００２０】
次に図３を参照して、撮像部１０６における焦点状態検出部１０８の構成について説明する。本実施形態において撮像素子の各画素１３１は、複数の焦点状態検出素子を有する。これらの検出素子は、射出瞳の異なる領域を通過した光をそれぞれ検出する。図３の例では、１つの画素１３１が１対の副画素１０８ａ，１０８ａを有する。副画素１０８ａ，１０８ａの分割線は、隣接する画素同士で９０°の角度差をもって互に相違し、各副画素１０８ａを構成する光検出部（フォトダイオード）と不図示のマイクロレンズが設けられている。これらの複数の画素が全体として焦点状態検出部１０８を構成する。図３の例では、対をなす副画素１０８ａ，１０８ａによってそれぞれ検出される各像（Ａ像およびＢ像）の信号同士を比較することで像ずれ量が算出され、デフォーカス量（焦点ずれ量）への換算処理が行われる。カメラ制御部１１４は、デフォーカス量からレンズ駆動量を算出し、電気接点１１２を介して制御信号をレンズ制御部１１１に送信する。この制御信号を受信したレンズ制御部１１１はレンズ駆動部１１０を制御し、フォーカスレンズ１０３ｂを光軸に沿って移動させて焦点調節動作を行う。なお、１つの画素部における副画素の分割数については３以上でもよい。
【００２１】
図２（Ｂ）は、画像処理部１０９が行う画像補正処理の流れを示す。データの流れがわかり易いように、処理手段を矩形枠で表し、データについては角を丸めた面取り状態の枠で区別して示している。取得画像１２０は画像処理部１０９が撮像部１０６から取得した画像データを示し、撮影情報１２１は画像処理部１０９がカメラ制御部１１４から取得した参照情報であり、焦点状態検出情報（デフォーカス量）を含む。補正フィルタテーブル１２３は、補正フィルタ係数のデータを含む。
【００２２】
欠け判定部１２２は、取得画像１２０と撮影情報１２１に基づき、暈け像に欠けがないか否かを判定する。暈け像に欠けが発生する場合（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）には、補正フィルタテーブル１２３から補正フィルタ係数１２４を取得する。この補正フィルタ係数１２４に対して、補正フィルタ修正部１２５は、取得画像１２０と撮影情報１２１に基づき、修正を施す。修正処理の詳細については後述するが、遠近競合判定部１２６およびチルト判定部１２７による判定結果に従って実行される。補正フィルタ修正部１２５は修正済み補正フィルタ係数１２８を補正フィルタ適用部１２９に出力する。補正フィルタ適用部１２９は取得画像１２０に対して実際に補正を行う画像補正手段である。この補正により取得画像１２０から補正画像１３０が得られる。補正画像１３０のデータは前記現象による露光ムラの発生を抑えた画像データである。
【００２３】
取得画像１２０および撮影情報１２１を参照して常に画像補正処理に実行される訳ではなく、暈け像の欠け等が発生しない場合、補正は不要である。欠け判定部１２２は補正フィルタテーブル１２３から補正フィルタ係数１２４を選択せず、補正フィルタ適用部１２９は修正済み補正フィルタ係数１２８を適用しない。つまり、何も補正していない取得画像１２０のままで画像データが出力される。なお、本実施形態では、カメラ本体１０１の画像処理部１０９が画像補正処理を行う構成例を説明した。これに限らず、カメラ本体１０１と別途設けられた情報処理装置とを接続し、取得画像１２０および撮影情報１２１を情報処理装置に送信して前記と同様の画像補正処理を行う形態でもよい。この場合、カメラ本体１０１と情報処理装置により撮像装置（システム）が構成される。
【００２４】
次に、図４を参照して、暈け像の欠けに関する算出処理を説明する。算出に際して、使用する各種パラメータは以下の通りである。
・射出瞳距離。
・絞り値（いわゆるＦ値）。
・像高および像高におけるデフォーカス量。
・撮像面からのメカニカルシャッタ面までの距離。
・電子先幕と後幕（メカニカルシャッタ）の走行時の距離であるスリット幅。
【００２５】
図４（Ａ）において（ａ）図は、図１（Ａ）の（ａ）図に相当し、「後ピン」状態を示す。（ｂ）図は横軸に時間をとり、縦軸に像高をとって示すグラフである。
（ａ）図に示す角度１４は、撮像面１の光軸上での位置を基準として、Ｆ値から決定される上側光線と下側光線とがなす角度を表す。この角度１４、および射出瞳面３と撮像面１との距離である射出瞳距離１５から射出瞳径１６が求まる。次に、ある像高５において、焦点状態検出部１０８の検出結果に基づくデフォーカス量１７から焦点６の位置が決定される。これにより、撮像面１上での光束の広がりを表す円１１を決めることができる。（ａ）図では、円１１に対して上下方向の長さ（直径）１１ｃを示す。また、設計量である撮像面１とメカニカルシャッタ面２との距離１８から、同様にメカニカルシャッタ面２での光束の広がりを表す円１２を決めることができる。（ａ）図では、円１２に対して上下方向の長さ（直径）１２ｃを示す。
なお、以下では撮像面１の上下方向における像高位置のみを議論する。撮像面の左右方向の像高位置に依存して、撮像面１とメカニカルシャッタ面２とで光束の広がりの関係は変化するが、欠けには影響しない。その理由は、２つの光束の広がりの位置関係におけるずれ方向が、シャッタ走査方向と垂直であることによる。
【００２６】
（ｂ）図では、撮像面１およびメカニカルシャッタ面２での上下方向の光束の広がりをそれぞれ表す円の長さ１１ｃ、１２ｃを、縦軸である像高軸に射影して示している。円１１の下端位置で像高１１ａとし、円１２の下端位置で像高１２ａとする。また、円１１の上端位置で像高１１ｂをし、円１２の上端位置で像高１２ｂとする。右上がりのグラフ線７ａは、電子先幕の先端の走行タイミングを例示し、グラフ線７ａ上の点から時間軸に下ろした垂線の足における時刻が露光開始のタイミングに相当する。時刻１９ａ、１９ｂは、像高１１ａ、１１ｂにそれぞれ対応する。また、右上がりのグラフ線８ａは後幕の先端の走行タイミングを例示し、グラフ線８ａ上の点から時間軸に下ろした垂線の足における時刻が露光終了のタイミングに相当する。時刻２０ａ、２０ｂは、像高１２ａ、１２ｂにそれぞれ対応する。
【００２７】
まず、グラフ線７ａを参照して露光開始タイミングを説明する。像高１１ａを電子先幕が横切る時刻１９ａが、像下端での露光開始タイミングである。そして、像高１１ｂを電子先幕が横切る時刻１９ｂが、像上端での露光開始タイミングである。電子先幕の幕速が準等速であるとした場合、時刻１９ａから１９ｂにかけて、像の下端から上端へと線形特性を示すグラフ線７ａに従って露光が順次開始する。
次に、グラフ線８ａを参照して露光終了タイミングについて説明する。像高１２ａを後幕が横切る時刻２０ａが、像下端での露光終了タイミングである。そして、像高１２ｂを後幕が横切る時刻２０ｂが、像上端での露光終了タイミングである。後幕の幕速が準等速であるとした場合、時刻２０ａから２０ｂにかけて、像の下端から上端へと線形特性を示すグラフ線８ａに従って露光が順次終了する。
【００２８】
以上の時刻１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ（２０ａ＜１９ａ＜１９ｂ＜２０ｂ）から、像欠けおよび露光ムラが生じる原因を説明できる。例えば、（ａ）図に示す光学状態において、像下端での露光開始時刻１９ａと露光終了時刻２０ａを比べると、時刻２０ａの方が時間的に早い。この場合、像下端で露出が開始するよりも前に、終了時刻が過ぎているので、露出時間がゼロになる結果、像欠けが発生する。一方、像上端では露光開始時刻１９ｂが先で、露光終了時刻２０ｂが後である。露光開始タイミングと露光終了タイミングの時間的な前後関係は正常である。像上端で露出が行われ、像欠けは発生しない。
【００２９】
以上のように、像の下端と上端では欠け状態、つまり欠けの有無が異なり、当然に露出時間も異なる。露光開始タイミングおよび露光終了タイミングについては、像の下端から上端へと線形性をもつことを考慮すると、上下方向での露出時間は均一または線形な分布になっている筈である。図４（Ａ）の場合、像下端の露出時間はゼロであって、暈け像の上端ではある露出時間となる。よって、像下端から露出時間ゼロの欠け状態が続き、ある位置（像高）から露出時間がゼロでなくなって（欠けがなくなり）、上端に向かうにつれ線形に露出時間が次第に長くなる、という光量分布が得られる。
【００３０】
ここで、露光開始時刻１９ａよりも露光終了時刻２０ａが早くなってしまう場合について、「マイナスの露出時間」という概念を導入する。通常の露出時間はゼロまたは正値をとる。さらに負値を含むように露出時間を拡張した場合、「露光終了時刻−露光開始時刻」から決まる露出時間は、露光終了時刻＜露光開始時刻のときに負値を示す。これにより、像の上端から下端以外の領域でも露出時間を線形に補間することができる。この概念を図４（Ｂ）に示す。
左図に示す像１３は欠けており、斜線部１３ｅが欠落部を示す。像１３の円中心を通って上下方向に延びる直線との交点が下端での像高１３ａと上端での像高１３ｂにそれぞれ対応する。像１３の円中心を通って上下方向に延びる直線と、斜線部１３ｅの境界線との交点の位置は像高１３ｄに相当する。右図は、像１３の各位置を縦軸である像高軸へと投射し、横軸に露出時間をとって両者の関係を示すグラフである。露出時間軸は原点Ｏの右側が正軸である。
【００３１】
像高１３ａでの露出時間は負値であり、点２１ａに対応する時間を示す。また、像高１３ｂでの露出時間は正値であり、点２１ｂに対応する時間を示す。像高１３ａから像高１３ｂにかけての露出時間の分布はグラフ線２１で示すように線形であり、直線補間により得られる分布を呈する。この分布をみると縦軸の切片に相当する像高１３ｄで露出時間がゼロとなっており、その下側に位置する像高１３ａないし像高１３ｄの範囲（斜線部１３ｅ参照）で像が欠けることが分かる。
【００３２】
以上の手順により、欠け判定部１２２（図２（Ｂ）参照）は、像の欠け状態と露出時間分布を算出する。なお、像欠けおよび露光ムラは、前記パラメータにより一意的に決定される。その為、毎回算出を行う必要はない。本実施形態では、算出結果を予め求めておき、補正フィルタテーブル１２３を用いて画像補正を行うことで対処する。以下、補正フィルタ係数１２４の詳細について、図５を参照して説明する。
図５（Ａ）は像１３を例示し、下側の一部が欠けており、円中心を通って上下方向に延びる軸をynとする。この軸は、撮像面の横方向に設定されるx軸に直交する軸である。また、図５（Ｂ）にて（ａ）図に示すグラフは、ynを横軸にとり、縦軸に輝度をとって、像１３の輝度分布２２を例示する。図示のように輝度分布２２は上下方向（yn方向）において非対称であり、範囲２３に欠けがある。
【００３３】
撮像面の左右方向の座標をxとし、上下方向の座標をyとすると、暈け像の輝度分布関数f(x,y)を定義できる。（ｂ）図は、暈け像に対し、欠けと上下非対称性を補正するフィルタ係数を例示し、横軸に座標ynをとり、縦軸にフィルタ係数をとっている。グラフ線２４は補正フィルタ係数の変化を表し、係数値の分布は、（ａ）図に示す輝度分布２２を、上下方向（yn方向）にて反転させた形状の特性をもつ。対称軸はynの原点を通って（ｂ）図の縦軸に平行な方向に延びる軸である。
像１３全体の輝度の和を変化させないようにするため、フィルタ係数の和は１となるように設定される。ｘ座標とｙ座標を用いて補正フィルタを関数g(x,y)と定義することができる。補正後の暈け像の輝度分布関数をF(x,y)と定義した場合、下式で表される。
【００３４】
［数式１］
F(x,y) = g(x,y)＊f(x,y)
「＊」はコンボリューション（畳み込み演算）を表す。F(x,y)に相当する補正後の輝度分布２５を（ｃ）図に示す。横軸は座標ynであり、縦軸は輝度を表す。輝度分布２５の形状には欠けがなく、上下方向（yn方向）において対称となる。
【００３５】
対称化の画像補正処理によって像１３の欠落部が補われ、輝度分布が上下対称形状へと補正される。なお、このような補正については、焦点状態検出部１０８での検出誤差や、補正処理の負荷を考慮して特定の条件下で適用する形態が挙げられる。特定の条件とは、例えば、特に像欠けが明瞭に判る木漏れ日のような後ピン状態での撮影シーン等である。
【００３６】
次に、補正フィルタ選択の特殊な場合について図６を参照して説明する。
図６（Ａ）は、近接する範囲内で異なる焦点状態検出結果となる領域が存在する、いわゆる遠近競合の状態を例示する。暈け像１３Ｋと１３Ｌは近接しており、暈け像１３Ｌの方が１３Ｋよりもデフォーカス量が大きいものとする。暈け像１３Ｋと１３Ｌにはいずれも欠けがあり、重なり合う領域内に点Ｐ２５を示す。
両像の重なる領域内の点Ｐ２５を中心とする暈け像を補正する場合、異なるデフォーカス量の２像が近接する領域では、正確な焦点状態検出を行うことが困難な場合がある。つまり、暈け像１３Ｋ，１３Ｌと、点Ｐ２５で得られた焦点状態検出結果をもとに算出した暈け像１３ｘ（２点鎖線参照）が異なる結果、暈け像１３ｘに対応する補正フィルタ係数では、実際の暈け像に対して適切な補正ができない。この問題への解決策を以下に説明する。なお、遠近競合判定部１２６（図２（Ｂ）参照）は、異なるデフォーカス量から算出される暈け像１３Ｋと１３Ｌが重なる状態を遠近競合として判定し、後述する回避処理を実施する。
【００３７】
図６（Ａ）に示す点Ｐ２５では焦点状態検出が困難である一方で、点Ｐ２５を挟んで暈け像１３Ｋと１３Ｌが近接している。よって、点Ｐ２５、暈け像１３Ｋ、１３Ｌでのデフォーカス量をそれぞれＤＥＦ（Ｐ２５）、ＤＥＦ（１３Ｋ）、ＤＥＦ（１３Ｌ）と記すとき、「ＤＥＦ（１３Ｋ）＜ＤＥＦ（Ｐ２５）＜ＤＥＦ（１３Ｌ）」の関係が成立する。点Ｐ２５では、暈け像１３Ｋより大きく暈け像１３Ｌより小さいデフォーカス値であるため、暈け像１３Ｋと１３Ｌに対応する補正フィルタ係数のうち、どちらを施すかについての選択基準が必要になる。以下では、どちらを使えば支障なく補正が行われ、影響を回避できるのかについて説明する。
【００３８】
本実施形態のように、正のフィルタ係数だけで構成されるフィルタ処理を画像データに施すと、画像の鮮鋭度が低下し、暈けた画像となる。暈けの度合いは、よりタップ長の長いフィルタにおいて大きい。径および欠けの予測できない暈け像に対して、ぼやけさせる効果をもつフィルタを施す場合、暈けの度合いを低く抑えた方が劣化は小さい。このことから、暈け像１３Ｋと１３Ｌに対応する補正フィルタのタップ長に着目し、タップ長がより短い方を選択するという基準を採用すればよい。
【００３９】
まず、遠近競合判定部１２６は、暈け像１３Ｋと１３Ｌを比較する。図６（Ｂ）の左図に暈け像１３Ｋと１３Ｌを同心状態で示す。右図はynを横軸にとり、輝度を縦軸にとったグラフである。グラフ線２２Ｋはデフォーカス量が相対的に小さい暈け像１３Ｋの輝度分布を示し、グラフ線２２Ｌはデフォーカス量が相対的に大きい暈け像１３Ｌの輝度分布を示す。グラフ線２２Ｋと２２Ｌは重なり合っているが、多少のずれがある。暈け像１３Ｋと１３Ｌは、１枚の撮影画像中の暈け像であるため、像高および焦点状態検出結果以外の撮影情報は等しい。但し、両像は近接する像であるため、像高さはほぼ等しいと考えられるので、焦点状態検出結果であるデフォーカス量だけが異なる。径２６Ｋ、２６Ｌは暈け像１３Ｋ、１３Ｌの径をそれぞれ示している。これらの径はデフォーカス量に比例して変化するが、暈け像におけるそれぞれの欠けの範囲２３Ｋ、２３Ｌの割合は、さほど異ならない。
【００４０】
次に、暈け像１３Ｋおよび１３Ｌに対する、補正用のフィルタ係数について、図６（Ｃ）を参照して説明する。グラフ線２４Ｋはデフォーカス量が相対的に小さい暈け像１３Ｋに対するフィルタ係数を示し、グラフ線２４Ｌはデフォーカス量が相対的に大きな暈け像１３Ｌに対するフィルタ係数を示す。これらは図６（Ｂ）に示すグラフ線２２Ｋ、２２Ｌを対称軸に関してそれぞれ折り返した反転形状を有する。像同士の径の差と、欠け割合が概ね一致することを考慮すると、フィルタのタップ長はデフォーカス量の大きいフィルタの方が長く、デフォーカス量の小さいフィルタの方が短くなることが分る。このことと前述の議論を踏まえると、点Ｐ２５に施すのに好ましいフィルタ、すなわち、遠近競合判定部１２６の選択結果は、デフォーカス量の小さい暈け像１３Ｋに対応するフィルタである。該フィルタの使用により、遠近競合時における上記問題を解決できる。
【００４１】
次に、補正フィルタ選択に係る特殊な場合の別例について、図７を用いて説明する。
図７（Ａ）は、撮像面１、メカニカルシャッタ面２、射出瞳面３等の光学的な関係を示し、カメラ本体１０１に装着される撮影レンズ装置１０２がチルトレンズの場合である。つまり、射出瞳面３およびその中心軸２８は光軸４に対して傾斜しているので、撮像面１、メカニカルシャッタ面２に対して垂直でない。この場合、補正対象の暈け像は、レンズの傾きに起因して楕円形となる。以下では、撮像光学系のチルト状態において好ましい補正フィルタについて説明する。なお、チルト判定部１２７（図２（Ｂ）参照）はチルト量（撮像面１に対するレンズの傾き角）を求め、傾き判定結果を補正フィルタの修正結果に反映させる。
【００４２】
図２（Ａ）に示す撮影レンズ装置１０２がカメラ本体１０１に装着された際、レンズ制御部１１１は電気接点１１２を介してレンズの情報をカメラ制御部１１４へ送る。これにより、チルトレンズが装着された際にカメラ制御部１１４は撮影レンズがチルトレンズであると認識できる。一方で、多くのチルトレンズではそのチルト量を検出して、カメラ本体へと通知する構成とはなっていない。したがって、以下に説明する補正手順においては、チルトレンズがカメラ本体に装着されているという情報は利用できるが、そのチルト量の情報を取得できない状況を前提として説明する。なお、カメラ制御部１１４がチルト量の情報を取得できる場合には、そのチルト量を暈け像の算出処理に反映させればよい。
【００４３】
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）における撮像面近傍を拡大して示す図である。光軸４に対して射出瞳面３の中心軸２８が傾いた状態では、焦点６の存在する焦点面６ｆが中心軸２８に垂直となる。デフォーカス量はこの焦点面６ｆを基準とした距離で定義される。なお、撮像面１における光束の広がりについては、欠けを考慮しないこととし、単純に撮像面１での光束の広がりから暈け像について議論する。
暈け像３０は撮像面１上での光束の広がりを表しており、欠けを無視した時の暈け像である。これは左右方向（短軸方向）に比べて上下方向（長軸方向）に長い楕円である。暈け像３０の下端３０ａでのデフォーカス量３２ａは、射出瞳面３の中心軸２８に垂直な焦点面６ｆから平面３１ａまでの距離に等しい。この平面３１ａは、撮像面１上の暈け像３０の下端３０ａを含み、射出瞳面３の中心軸２８に対して垂直な平面である。一方、暈け像３０の上端３０ｂでのデフォーカス量３２ｂは、焦点面６ｆから平面３１ｂまでの距離に等しい。この平面３１ｂは、撮像面１上の暈け像３０の上端３０ｂを含み、射出瞳面３の中心軸２８に対して垂直な平面である。
【００４４】
デフォーカス量３２ａと３２ｂを比較すると、「３２ａ＞３２ｂ」が分かる。これは、撮像面１に対して焦点面６ｆが傾いているためであり、暈け像３０の下端３０ａから上端３０ｂにかけてデフォーカス量が連続的に短くなっていく。
ここで上下方向に沿って３点の焦点状態検出点（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ参照）を暈け像３０内に設定した場合に、各検出点で正確な焦点状態の検出結果が得られたとする。前述した暈け像の算出手順によれば、検出点３３ａ、３３ｂ、３３ｃでの暈け像はそれぞれ径の異なる円３４ａ、３４ｂ、３４ｃになる。チルトレンズ装着時の暈け像３０は楕円形であるため、算出した暈け像の形状と実際の暈け像の形状とが異なることになる。この問題の解決策を以下に説明する。
【００４５】
前述したように、チルトレンズ装着時には撮像面１に対して焦点面６ｆが傾くことが原因で、上下方向における各検出点のデフォーカス量は連続的に変化する。しかも、このデフォーカス量の変化する領域は、暈け像が重なるほど狭い領域である。カメラ制御部１１４は、カメラ本体１０１にチルトレンズが装着されていることを認識しているので、チルト判定部１２７はこの情報に基づいて、検出点３３ａ、３３ｂ、３３ｃでの暈け像が本来的には楕円状の暈け像であると判断する。
【００４６】
楕円形状の暈け像の算出処理では、撮像面１における上下方向のデフォーカス量の変化が判っているので、この情報から撮像面１と射出瞳面３との傾き（角度３５参照）が算出される。異なるデフォーカス量が算出される検出点３３ａ、３３ｂ、３３ｃが、図７の紙面に対して奥行き方向に傾いていると想定した場合、傾き角度と、前述した光束の幾何学的形状に基づき、楕円３８の長軸の長さ３６を算出できる。また楕円３８の短軸の長さ３７については、検出点３３ｂにて算出した暈け像（円３４ｂ参照）の径と等しい。以上から、検出点３３ｂにおいて算出される暈け像（円３４ｂ参照）を、暈け像（楕円３８参照）へと補正することができる。
【００４７】
補正フィルタ修正部１２５は、チルトレンズ装着時に発生する円形像から楕円形像への変形の影響を考慮し、チルト判定部１２７が算出した楕円形状の暈け像に基づきフィルタ係数を修正する処理を行う。図４、図５にて円形の暈け像１３は変化して楕円となるが、基本的な処理は前記と同様である。なお、チルト方向に直交するパン方向における射出瞳の傾きについても、傾き方向が異なるだけであるため、前記と同様の傾き判定により補正処理を行えばよい。また、本実施形態ではカメラ制御部１１４が撮影レンズ装置のチルト量の情報を直接的に取得できないことを前提として説明した。当該情報を取得できる場合には、チルト量から直接的に楕円形状を算出できるので、これをフィルタ係数の修正処理に反映させればよい。
【００４８】
第１実施形態によれば、併用型機構にて、射出瞳距離、絞り値、像高、焦点状態検出結果、撮像面からのメカニカルシャッタまでの距離、シャッタのスリット幅に基づき、画像補正が行われる。撮影条件を制限することなく、像欠け等を補正し、露光ムラを抑制できるので、撮影者は制約を受けずに意図する設定で撮影を行える。
【００４９】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、焦点状態検出部１０８を撮像部１０６とは別に設けた点が第１実施形態と相違する。よって、第１実施形態の場合と同様の構成及び処理について既に使用した符号を用いることで、それらの説明を省略する。
【００５０】
図８は、本実施形態に係るシステム構成例を示すブロック図である。撮像部１０６は焦点状態検出手段を有しておらず、焦点状態検出部１０８は別に設けられる。光学部材１１３は、いわゆるクイックリターンミラーであり、撮影レンズ装置１０２からカメラ本体１０１へと導かれた光を所定のタイミングで焦点状態検出部１０８へと導く状態に切り替わる。光学部材１１３の駆動はカメラ制御部１１４により制御される駆動機構（不図示）により行われる。焦点状態検出部１０８はクイックリターンミラーの反射光を受光して、焦点状態検出を行い、検出信号をカメラ制御部１１４に出力する。カメラ制御部１１４はデフォーカス量を算出し、電気接点１１２を介してレンズ制御部１１１に制御信号を送信する。レンズ制御部１１１はレンズ駆動部１１０を介してフォーカスレンズ１０３ｂの駆動制御を行う。
【００５１】
本実施形態のように、個別に設けられた焦点状態検出部１０８では、撮像面全域での焦点状態検出ができない場合が多く、連続した検出位置でのデフォーカス量は得られない。つまり、離散的位置においてのみデフォーカス量を取得できる。第１実施形態で述べたように、暈け像の算出処理では、暈け像の位置でのデフォーカス量が必要である。本実施形態では、離散的位置でのデフォーカス量を用いて暈け像の算出処理を行う。
【００５２】
図９は、離散的位置でのデフォーカス量について説明する概念図である。画像領域２０１に対して、複数の領域２０２は分割領域を示している。つまり、画像全体に亘って横方向にＮ分割し、縦方向にＭ分割することで、Ｎ×Ｍ個の領域２０２に区分される。画像処理部１０９は、分割領域２０２に対して１つの代表値（デフォーカス量）を用いて暈け像を算出し、この代表値から算出したフィルタ係数を有する補正フィルタを、当該分割領域全体に対して適用する。
【００５３】
この方法では分割数を充分にとって、１つの離散的な検出位置（焦点状態検出点の位置）に対して、１つの分割領域を割り当てることが望ましい。しかし、分割された各領域と、離散的な各検出点の位置を１対１に対応させることができない場合には、１つの分割領域内に複数の検出点が存在することがあり得る。そのような場合、第１実施形態にて述べた遠近競合の回避と同様の理由により、デフォーカス量が相対的に小さい検出点にて代表値を設定する処理が行われる。これにより、暈け具合を小さく抑えることができ、厳密なデフォーカス量に代えて代表値を使用してフィルタ係数を算出することによる弊害を回避できる。
【００５４】
第２実施形態では、併用型機構にて離散的な検出位置でのデフォーカス量しか得られない場合でも第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、撮影レンズ、撮像素子とメカニカルシャッタの位置関係、被写体の状況に起因する、シャッタ走査方向の像欠けや露光ムラを抑制することで、ユーザは撮影条件の制約を受けずに撮影できる。
【符号の説明】
【００５５】
１０３  撮像光学系
１０６  撮像部
１０５  メカニカルシャッタ
１０７  電子シャッタ
１２２  欠け判定部
１２６  遠近競合判定部
１２７  チルト判定部
１２９  補正フィルタ適用部
【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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