(57)【要約】【課題】メカシャッタを有する電子カメラにおいて、シャッタの経時変化や摩耗に基づく機械的開閉動作の不具合を補正して結像面の輝度を適正な値の範囲に保つ電子カメラを提供する。【解決手段】本発明による電子カメラは、レンズ系と、アクチュエータにより開閉する単数あるいは複数の開口を有するメカシャッタと、メカシャッタの単数あるいは複数の開口の開閉時間を計測する時間計測手段と、レンズ系を介してイメージ画像を撮像信号として取り込むイメージセンサと、計測された時間データに基づいて、イメージセンサで得られた画像データを演算して前記開口より入射する光量を補正する制御手段と、メカシャッタの開放時間判定データを生成して記録しておき、補正に供するメカシャッタ開放時間判定データ生成手段と、からなるメカシャッタ開閉時間補正装置を備えている。【選択図】図１
2007104158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズとレンズ駆動回路とからなるレンズ系と、
アクチュエータを備え、前記アクチュエータにより開閉する単数あるいは複数の開口を有するメカシャッタと、
前記メカシャッタの単数あるいは複数の開口の開閉時間をそれぞれ計測する時間計測回路および時間計測センサからなる時間計測手段と、
前記レンズ系を介してイメージ画像を撮像信号として取り込むイメージセンサと、
前記時間計測手段で計測された時間データに基づいて、前記イメージセンサで得られた画像データを演算して前記開口より入射する光量を補正する制御手段と、
前記撮像信号をＡ／Ｄ変換し、前記制御手段の制御下で前記メカシャッタの開放時間判定データを生成して記録しておき、前記補正に供するメカシャッタ開放時間判定データ生成手段と、からなり、
経時変化や摩耗に伴う前記開口への入射光量の補正を可能として前記イメージ画像の画像データの輝度を制御する構成のシャッタ開閉時間補正装置を備えた電子カメラ。
【請求項２】
請求項１記載の電子カメラにおいて、
前記メカシャッタは単数あるいは複数の貫通孔を有する円板状材料より成り立ち、且つ、その回転軸の中心にアクチュエータを配置して、前記円板状材料を回転させることにより前記単数あるいは複数の貫通孔を通って前記イメージセンサに入射する光を、前記計測手段によりそれぞれの貫通孔が開口している時間幅を補正しながら制御することにより、前記イメージ画像の画像データの輝度を制御するように構成した電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャッタを有する電子カメラに関し、特にそのシャッタの機械的開閉動作に基づく結像面での輝度のバラツキを補正することにより、得られた画像データの輝度を制御する装置であって、結像面上の各点における露光時間を計測して演算し、補正するシャッタの開閉時間補正装置を備える電子カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージセンサの撮像デバイスの電荷蓄積時間を制御するために電子シャッタ機能と、例えば３つの開口を有するシャッタ機能とを備えて構成した電子カメラが公知である。このような電子カメラの一例としては、特許文献１に開示のものがある。この電子カメラは、シャッタの開動作を指示するシャッタ駆動パルス印加後、実際にシャッタが開動作するまでのメカ遅れの個体間のバラツキにより生じる規定露光時間からのズレを、シャッタ駆動パルスの印加タイミングの調整によって補正するように構成したものである。
【特許文献１】特開２０００−２７８６１２号公報
【０００３】
特許文献１による具体的補正装置の第１の例では、入射光に応じた電荷を蓄積し、この蓄積電荷を電気信号に変換して出力するイメージセンサを備え、イメージセンサへの入射光路をメカシャッタにより開閉制御し、メカシャッタが開に制御されている間に、イメージセンサの蓄積制御手段を用いてイメージセンサの電荷蓄積を開始させるとともに、メカシャッタの閉制御を開始させることによりメカシャッタの閉制御の開始からメカシャッタが閉状態になるまでの間に、イメージセンサに蓄積された電荷量に相当する電気信号量を、メカシャッタの応答遅れを表す相関的なパラメータとして取得する。
【０００４】
第２の例では、入射光に応じた電荷を蓄積し、この蓄積電荷を電気信号に変換して出力するイメージセンサを備え、イメージセンサへの入射光路をメカシャッタにより開閉制御し、これによってメカシャッタが開に制御されている間に、イメージセンサの蓄積制御手段を用いてイメージセンサの電荷蓄積を開始させるとともに、所定時間の経過後にメカシャッタの閉制御を開始させ、イメージセンサの電荷蓄積開始からメカシャッタが閉状態になるまでの間に、イメージセンサに蓄積された電荷量に相当する電気信号量を取得し、取得した電気信号量と基準の電気信号量との差を演算して、その演算結果をメカシャッタの応答遅れを表す相関的なパラメータとする。
【０００５】
第３の例では、上述の第２の例において、さらに基準の電気信号量はメカシャッタが開に制御されている間に、蓄積制御手段を用いてイメージセンサの電荷蓄積を開始させるとともに、所定時間の経過後にイメージセンサの電荷蓄積を終了させた際には、上述の電荷はイメージセンサに蓄積された電荷量に相当する電気信号量であるように構成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来の電子カメラにおいては、メカシャッタが実際に開動作するまでのシャッタメカニズムの遅れを調整して、例えば各電子カメラ間のメカシャッタ自体の機差を高精度に調整できるものの、個々の電子カメラにおいて、そのメカシャッタ自体の機械的動作に基づく摩耗等による、メカシャッタの開口の開閉時間に偏差が生じ、この偏差によって生ずる輝度変化を補正（調整）することはできない。その結果、電子カメラの使用により、メカシャッタの開口の開閉時間に偏差が発生した場合等に、開口の開放時間を摩耗等の生ずる以前の初期値と同一に設定することが困難で、経過時間とともに開口による輝度等にバラツキが発生して被写体を正確に撮像することが難しくなる。
本発明の目的は、メカシャッタの複数の開口の開閉時間を測定し、その測定データに基づいて撮像画像データを補正することにより、長期に亘り画像データの輝度情報を被写体の輝度情報に高精度に近づけて再現することが可能なメカシャッタの開閉時間補正装置を備える電子カメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明による電子カメラは、
撮像レンズとレンズ駆動回路とからなるレンズ系と、アクチュエータを備え、このアクチュエータにより開閉する単数あるいは複数の開口を有するメカシャッタと、このメカシャッタの単数あるいは複数の開口の開閉時間をそれぞれ計測する時間計測回路および時間計測センサからなる時間計測手段と、
上記レンズ系を介してイメージ画像を撮像信号として取り込むイメージセンサと、
上記時間計測手段で計測された時間データに基づいて、イメージセンサで得られた画像データを演算して上記開口より入射する光量を補正する制御手段と、
上記撮像信号をＡ／Ｄ変換し、制御手段の制御下でメカシャッタの開放時間判定データを生成して記録しておき、補正に供するメカシャッタ開放時間判定データ生成手段と、からなり、経時変化や摩耗に伴う上記開口への入射光量の補正を可能としてイメージ画像の画像データの輝度を制御するシャッタの開閉時間補正装置および同補正方式を備える電子カメラを構成する。
【０００８】
上記電子カメラにおいて、メカシャッタは単数あるいは複数の貫通孔を有する円板状材料より成り立ち、且つ、その回転軸の中心にアクチュエータを配置して、円板状材料を回転させることにより単数あるいは複数の貫通孔を通してイメージセンサに入射する光を、時間計測手段によりそれぞれの貫通孔が開口している時間幅を補正しながら制御することにより、イメージ画像の画像データの輝度を制御するように構成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
メカシャッタの単数あるいは複数の開口の開閉時間をそれぞれ計測し、それらのデータに基づいて画像上の各点で輝度データを随時、補正することにより、経時変化に伴う開口の開閉時間の偏差による輝度変化を常に抑えることができ、被写体の撮像画像の輝度情報を高精度に再現できる。また、電子カメラの使用によってメカシャッタに機械的誤差が生じても、これを上述の内部制御によって容易に校正でき、カメラを長時間にわたり信頼度高く使用することが可能となる。さらに、電子シャッタを不要としてメカシャッタのみで高解像度の画像データを得ることも容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明に係わるシャッタを備えた電子カメラの基本構成を示すブロック図である。図１において、１は電子カメラ、２はレンズ系、３はレンズ駆動回路、４はメカシャッタ、５はアクチュエータ、６はイメージセンサとして動作するＣＣＤ撮像素子、７はＣＣＤ駆動回路、８は撮像回路、９はＡ／Ｄ変換回路、１０はメモリ、１１は制御手段、１２は操作手段、１３は外部Ｉ／Ｆ、１４は時間計測手段、１４ａは時間計測センサ、１４ｂは時間計測回路である。
制御手段１１は、ＣＰＵとＲＡＭメモリ等により成り立つ処理部としてのＰＣにより構成することができる。また、操作手段１２は、処理部としてのＰＣに制御情報を与えるための入力部であり、ＰＣに接続されたキーボードなどにより構成できる。外部Ｉ／Ｆ１３は、撮影された映像情報を画像データとして出力するインターフェースである。
【００１１】
図１において、電子カメラ１は、レンズ駆動回路３によって所定状態に設定されるレンズ系２と、アクチュエータ５によって所定状態に設定されるメカシャッタ４と、ＣＣＤ駆動回路７によって作動するＣＣＤ撮像素子６と、ＣＣＤ撮像素子６により撮像された映像信号を処理する撮像回路８と、この撮像回路８で得られた映像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路９と、映像信号や時間計測データなどの各種信号等を記憶するメモリ１０と、制御手段１１等を備えている。ここで、撮像回路８と、Ａ／Ｄ変換回路９と、メモリ１０とにより、メカシャッタ開放時間判定データ生成手段１６が構成され、制御手段１１の制御下で動作している。また、メカシャッタ４には、時間計測手段１４としての光電センサ等の時間計測センサ１４ａと時間計測回路１４ｂが設けられており、時間計測回路１４ｂで計測された後述する時間がメモリ１０に記憶される。さらに、制御手段１１は、例えばＰＣで構成され、レンズ駆動回路３、アクチュエータ５、およびＣＣＤ駆動回路７を制御するとともに、撮像回路８やＡ／Ｄ変換回路９等を制御する。また、制御手段１１の入力Ｉ／Ｆ（図示せず）には、例えば操作手段１２により撮影モード等を設定するとともに、制御手段１１の出力側には外部Ｉ／Ｆ１３が接続してある。
【００１２】
図２は、図１に示したメカシャッタ４の斜視図である。図２において、４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれメカシャッタ４の貫通孔、５ａは貫通孔４ａ，４ｂ，４ｃに対応する回転軸の中心に配置されたアクチュエータ５用のモータである。１５は、メカシャッタ４への入射光路を示す直線であり、貫通孔４ａに入射する光路を示している。
【００１３】
図２において、メカシャッタ４は、複数個（図２では３個）の貫通孔４ａ〜４ｃを有する円板状により形成されて、レンズ系２とＣＣＤ撮像素子６との間の光路内に配置されている。メカシャッタ４は、アクチュエータ５用モータ５ａの駆動により、図２の矢印ω方向に反時計まわりに回転して、貫通孔４ａ〜４ｃ以外の部分で入射光を遮断して、ＣＣＤ撮像素子６に対する露光を禁止する。なお、メカシャッタ４としては、回転式円板に限らない。例えば、入射光路１５に対応したシリンダ構造の他のアクチュエータにより進退可能な板体で構成してもよい。また、各貫通孔の形状も適宜、他の形式のものを使用することができる。さらに、円板式メカシャッタ４の貫通孔４ａ〜４ｃの個数も適宜増減できる。一方、単一の貫通孔４ａのみによりメカシャッタ４を構成することも可能である。この場合には、貫通孔４ｂ，４ｃの位置は穿孔されていない。
【００１４】
時間計測手段１４では、メカシャッタ４が回転しているとき、例えばＲＧＢの三原色に対応して配置した各貫通孔４ａ〜４ｃの開放時間をセンサ１４ａにより検知し、時間計測回路１４ｂにより処理する。これにより、各貫通孔４ａ〜４ｃでのシャッタ開放時間が計測される。貫通孔４ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれ対応する計測データを時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とすれば、この計測データＴ１〜Ｔ３がメモリ１０に記憶される。このメモリ１０に記憶された計測時間Ｔ１〜Ｔ３が制御手段１１に読出されて、実際の撮像画像の各三原色成分の輝度が補正される（後述参照）。貫通孔４ａのみが穿孔され、ｙ信号の輝度が計測される場合に、貫通孔４ａに対応する計測データを時間Ｔ１とすれば、この計測データＴ１が計測手段１１に読出されて、その輝度偏差が補正される。
【００１５】
図３は、本発明により構成した図１に示す電子カメラの動作例を示すメカシャッタ開放時間判定制御処理のフローチャートである。図３において、Ｓ１０１は処理の開始、Ｓ１０１−１は、撮像データの入力と時計計測データの入力、Ｓ１０２は、時計計測データがあるか否かの判定、Ｓ１０３はデータＴ１〜Ｔ３の読み込み、Ｓ１０４はＴ１〜Ｔ３の相互の値の比較による一致判定、Ｓ１０５〜Ｓ１０７はそれぞれ近似度に応じた補正レベル０〜２の記録、Ｓ１０８は撮像データがあるか否かの判定、Ｓ１０８−１は撮像データのないことによるエラーの発生、Ｓ１０９は撮像データ・補正レベルの読み込み、Ｓ１１０は補正、Ｓ１１１は補正済み撮像データの出力、Ｓ１１２は処理の終了をそれぞれ実行するステップである。貫通孔４ａのみが存在する場合には、データＴ１のみについて判定が行われることは言うまでもない。
【００１６】
次に、図３に示す処理の流れに沿った動作を説明する。
電子カメラ１の電源がオンになり、動作が開始（Ｓ１０１）されると、Ｓ１０１−１で撮像データが入力され、同時に時計計測データが入力される。続いて、まず、時間計測データがあるか否かが判断（Ｓ１０２）され、この判断（Ｓ１０２）ステップでＹＥＳの場合には、時間計測手段１４で計測されたメカシャッタ４の各貫通孔４ａ〜４ｃの計測データＴ１〜Ｔ３がメモリ１０に読み込まれる（Ｓ１０３）。読み込まれた計測データＴ１〜Ｔ３をシャッタに摩耗が生ずる前の初期値と比較して、略同一であるか、予め設定した範囲の小差であるか、あるいはこの範囲を越えた大差であるか否かが判断（Ｓ１０４）される。
【００１７】
上述の判断ステップ（Ｓ１０４）で「略同一」の場合には補正レベル０をメモリ１０に記録（Ｓ１０５）し、「小差あり」の場合には補正レベル１をメモリ１０に記録（Ｓ１０６）し、「大差あり」の場合には補正レベル２をメモリ１０に記録（Ｓ１０７）する。なお、重み付けされた各レベル０〜１は、補正レベル０＞補正レベル１＞補正レベル２の順に設定されている。補正レベルが設定されると、撮像データがあるか否かが判断（Ｓ１０８）され、この判断ステップ（Ｓ１０８）でＹＥＳの場合には、撮像データと補正レベルの両データが読み込まれ（Ｓ１０９）て、補正レベルに基づいた撮像データの補正（Ｓ１１０）が行われる。判断ステップ（Ｓ１０８）でＮＯならば、エラーによりシステムにリスタートをかける。判定で得られた補正データを補正撮像データとして出力（Ｓ１１１）して、一連の動作を終了する（Ｓ１１２）。
【００１８】
上述の制御処理動作は図１に示した制御手段１１と、操作手段１２と、外部Ｉ／Ｆ１３と、時間計測手段１４と、メカシャッタ開放時間判定データ生成手段１６とにより図３に示す動作フローにしたがって実行される。ここで、撮像によって得られた映像信号は外部Ｉ／Ｆ１３を通って外部装置へ出力される。
【００１９】
以上説明したように、本発明では、ステップ（Ｓ１０４）における判断（補正レベル：重み付け）が３段階に限らず、２段階あるいは４段階以上に設定することもできる。本発明は、構造上、電子シャッタがつけられない電子カメラにおいて、高解像度が要求される場合には、本発明により備えられたメカシャッタの開閉時間補正方式により、メカシャッタの摩耗等により生ずる開閉時間の偏差を補正することが可能である。また、この方式によれば、メカシャッタ４の開閉時間の偏差により生ずる不要成分の影響も抑えることが可能である。さらに、メカシャッタ４の開放時間Ｔ１〜Ｔ３（貫通孔が単一の場合にはＴ１）を利用してＣＣＤ撮像素子６の校正を行うことも可能であり、また、電子カメラの各部の制御・校正を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、メカシャッタを備えた業務用や産業用等のあらゆる電子カメラに適用できる。さらに、従来のメカシャッタでは経時変化や摩耗等によりシャッタでの光量（輝度）ムラが生ずることがある。しかし、本発明では、メカシャッタ開放時間の判定制御を実行することにより、このような経時変化や摩耗による輝度ムラの問題を解決できるので、このような欠陥が問題となる電子カメラのすべてに利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係わるシャッタを備えた電子カメラの基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したシャッタの斜視図である。
【図３】本発明により構成した図１に示す電子カメラの動作例の一例を示すシャッタ開放時間判定制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１  電子カメラ
２  レンズ系
３  レンズ駆動回路
４  メカシャッタ
４ａ，４ｂ，４ｃ  貫通孔
５  アクチュエータ
５ａ  モータ
６  イメージセンサ（ＣＣＤ撮像素子）
７  ＣＣＤ駆動回路
８  撮像回路
９  Ａ／Ｄ変換回路
１０  メモリ
１１  制御手段
１２  操作手段
１３  外部Ｉ／Ｆ
１４  時間計測手段
１４ａ  時間計測センサ
１４ｂ  時間計測回路
１５  入射光路
１６  メカシャッタ開放時間判定データ生成手段
Ｓ１０１〜Ｓ１１２  処理のステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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