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技術 撮像装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 内田高行
出願日 2018年9月21日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2018-176704
公開日 2020年3月26日 (10ヶ月経過) 公開番号 2020-048137
状態 未査定
技術分野 カメラの露出制御 スタジオ装置 カメラレンズの調整 カメラのシャッター
主要キーワード 走査曲線 シフト量情報 走行カーブ ズレ成分 ティルト機構 画像補正係数 レボルビング 限界領域
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

シフトレンズが横方向に動かされた場合でも露出ムラ補正された良好な画像を撮影する。

解決手段

撮像ステムにおいて、撮像素子104へ入射する光を遮光するように走行するメカニカルシャッター105と、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段108と、メカニカルシャッター105の走行の開始及び走査手段による電荷蓄積の開始走査を行うタイミングを制御する制御手段113と、シフトレンズ114と、シフトレンズのシフト量をメカニカルシャッター105の走行方向で検出し、かつ、幕走行方向と直行する方向のシフトレンズのシフト量を検出するシフト量検出手段115と、撮像した画像データを補正する画像処理手段109と、を有する。シフトレンズの幕走行方向のシフト量に応じて電荷蓄積を開始する走査を行うタイミングを設定し、シフトレンズの幕走行方向と直行する方向のシフト量に応じて画像処理パラメータを変更する。

概要

背景

従来一眼レフタイプデジタルカメラには、メカニカルシャッター電子シャッターを併用して撮像動作を行うものがあり、近年にいたってはファインダ関連の機構を搭載しないミラーレスタイプのデジタルカメラの登場により、一眼レフタイプのデジタルカメラも小型化の傾向となっている。

これらのデジタルカメラはメカニカルシャッターが後幕として構成され、後幕の走行先行して、撮像素子への電荷蓄積開始操作を行う電子シャッターを駆動することにより撮影が行われていた。

また、電子シャッターを用いて撮像動作を行う場合、例えばCMOSセンサを用いた撮像素子では、画素毎、或いは複数画素からなる領域毎(例えば各ライン毎)に、先ず画素の蓄積電荷量をゼロにするリセット走査を行う。その後、リセット走査を行った画素毎、或いは領域毎に、それぞれ所定の時間を経過してから信号を読み出す走査を行うことで、電子シャッターによる撮像動作を実現できる。

以下、このような撮像動作を電子先幕走査と称する。

電子シャッターとメカニカルシャッターを併用して、撮像素子の露光を制御する場合、先ずメカニカルシャッターの走行方向に画素毎、或いは撮像素子の複数画素から成る領域毎(例えばライン毎)に画素のリセット(画素の蓄積電荷量をゼロにする走査)を行い、電荷蓄積を開始する。

そして、所定時間経過後にメカニカルシャッターの後幕走行によって撮像素子への光を順次遮光した後、各画素に蓄積された電荷を順次読み出す読み出し走査を行う。

従って、電子シャッターの電子先幕走査は、メカニカルシャッターの後幕の走行特性に合わせたものである。

以下、このような電子シャッターの電子先幕走査とメカニカルシャッターの後幕走行の構成を電子先幕シャッターと称する。

特許文献1では、一眼レフタイプのデジタルカメラは一般的に撮影レンズ交換が可能であるが、シフト機構を有するレンズユニット(以下「シフトレンズ」と称する)を用いた場合に、シフト量によってメカニカルシャッターによる撮像面上での遮光位置は変化する。

特に電子先幕走査されてからメカニカルシャッターにより遮光されるまでの露光時間が短い場合に、装着されたレンズユニットの焦点距離射出瞳位置等に応じてシャッター走行方向に露出ムラが生じてしまう。

これらの露出ムラの問題を解決するため、特許文献1には、走行方向のレンズシフト量に応じ電子先幕リセットタイミングを変更し、レンズシフトによる幕走行方向の露出ムラを補正する技術が公開されている。

特許文献2では、シフトレンズの装着を検出すると、使用可能な高速シャッター秒時を制限するという技術が公開されている。高速側シャッター秒時を使用出来なくする事で、露出ムラを目立たなくする。

概要

シフトレンズが横方向に動かされた場合でも露出ムラ補正された良好な画像を撮影する。撮像システムにおいて、撮像素子104へ入射する光を遮光するように走行するメカニカルシャッター105と、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段108と、メカニカルシャッター105の走行の開始及び走査手段による電荷蓄積の開始走査を行うタイミングを制御する制御手段113と、シフトレンズ114と、シフトレンズのシフト量をメカニカルシャッター105の幕走行方向で検出し、かつ、幕走行方向と直行する方向のシフトレンズのシフト量を検出するシフト量検出手段115と、撮像した画像データを補正する画像処理手段109と、を有する。シフトレンズの幕走行方向のシフト量に応じて電荷蓄積を開始する走査を行うタイミングを設定し、シフトレンズの幕走行方向と直行する方向のシフト量に応じて画像処理パラメータを変更する。

目的

本発明の目的は、シフトレンズを有する撮像装置において、シフトレンズが横方向に動かされた場合でも露出ムラ補正された良好な画像を撮影することを可能にした撮像装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、前記撮像素子へ入射する光を遮光するように走行するメカニカルシャッターと、前記撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段と、前記メカニカルシャッターの走行を開始させるタイミング及び前記走査手段による前記電荷蓄積を開始する走査を行うタイミングを制御する制御手段と、前記光学ユニットは光軸に対して横切る方向に移動可能なシフトレンズと、前記シフトレンズのシフト量をメカニカルシャッターの走行方向で検出し、かつ幕走行方向と直行する方向の前記シフトレンズのシフト量を検出するシフト量検出手段と、撮像した画像データを補正する画像処理手段と、を有し、前記制御手段は、前記シフトレンズの幕走行方向のシフト量に応じて前記電荷蓄積を開始する走査を行うタイミングを設定し、前記画像処理手段は、前記シフトレンズの幕走行方向と直行する方向のシフト量に応じて画像処理パラメータを変更することを特徴とする撮像装置

技術分野

0001

本発明は、撮像装置に関し、特にメカニカルシャッター電子シャッターを併用して撮像動作を行う撮像装置及びその制御方法に関する。

背景技術

0002

従来一眼レフタイプデジタルカメラには、メカニカルシャッターと電子シャッターを併用して撮像動作を行うものがあり、近年にいたってはファインダ関連の機構を搭載しないミラーレスタイプのデジタルカメラの登場により、一眼レフタイプのデジタルカメラも小型化の傾向となっている。

0003

これらのデジタルカメラはメカニカルシャッターが後幕として構成され、後幕の走行先行して、撮像素子への電荷蓄積開始操作を行う電子シャッターを駆動することにより撮影が行われていた。

0004

また、電子シャッターを用いて撮像動作を行う場合、例えばCMOSセンサを用いた撮像素子では、画素毎、或いは複数画素からなる領域毎(例えば各ライン毎)に、先ず画素の蓄積電荷量をゼロにするリセット走査を行う。その後、リセット走査を行った画素毎、或いは領域毎に、それぞれ所定の時間を経過してから信号を読み出す走査を行うことで、電子シャッターによる撮像動作を実現できる。

0005

以下、このような撮像動作を電子先幕走査と称する。

0006

電子シャッターとメカニカルシャッターを併用して、撮像素子の露光を制御する場合、先ずメカニカルシャッターの走行方向に画素毎、或いは撮像素子の複数画素から成る領域毎(例えばライン毎)に画素のリセット(画素の蓄積電荷量をゼロにする走査)を行い、電荷蓄積を開始する。

0007

そして、所定時間経過後にメカニカルシャッターの後幕走行によって撮像素子への光を順次遮光した後、各画素に蓄積された電荷を順次読み出す読み出し走査を行う。

0008

従って、電子シャッターの電子先幕走査は、メカニカルシャッターの後幕の走行特性に合わせたものである。

0009

以下、このような電子シャッターの電子先幕走査とメカニカルシャッターの後幕走行の構成を電子先幕シャッターと称する。

0010

特許文献1では、一眼レフタイプのデジタルカメラは一般的に撮影レンズ交換が可能であるが、シフト機構を有するレンズユニット(以下「シフトレンズ」と称する)を用いた場合に、シフト量によってメカニカルシャッターによる撮像面上での遮光位置は変化する。

0011

特に電子先幕走査されてからメカニカルシャッターにより遮光されるまでの露光時間が短い場合に、装着されたレンズユニットの焦点距離射出瞳位置等に応じてシャッター走行方向に露出ムラが生じてしまう。

0012

これらの露出ムラの問題を解決するため、特許文献1には、走行方向のレンズシフト量に応じ電子先幕リセットタイミングを変更し、レンズシフトによる幕走行方向の露出ムラを補正する技術が公開されている。

0013

特許文献2では、シフトレンズの装着を検出すると、使用可能な高速シャッター秒時を制限するという技術が公開されている。高速側シャッター秒時を使用出来なくする事で、露出ムラを目立たなくする。

先行技術

0014

特許第5405559号公報
特開2008−304565号公報

発明が解決しようとする課題

0015

しかしながら、特許文献1に公開されている従来技術では、シフトレンズが横方向に動かされた場合の横方向の露出ムラについては補正する事が出来ない。

0016

また、特許文献2で公開されている従来技術では、使用可能なシャッター秒時が制限されるため、ユーザー画像表現に制限をかけてしまう。

0017

そこで、本発明の目的は、シフトレンズを有する撮像装置において、シフトレンズが横方向に動かされた場合でも露出ムラ補正された良好な画像を撮影することを可能にした撮像装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0018

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、前記撮像素子へ入射する光を遮光するように走行するメカニカルシャッターと、前記撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段と、前記メカニカルシャッターの走行を開始させるタイミング及び前記走査手段による前記電荷蓄積を開始する走査を行うタイミングを制御する制御手段と、前記光学ユニットは光軸に対して横切る方向に移動可能なシフトレンズと、前記シフトレンズのシフト量をメカニカルシャッターの幕走行方向で検出し、かつ幕走行方向と直行する方向の前記シフトレンズのシフト量を検出するシフト量検出手段と、撮像した画像データを補正する画像処理手段と、を有し、前記制御手段は、前記シフトレンズの幕走行方向のシフト量に応じて前記電荷蓄積を開始する走査を行うタイミングを設定し、前記画像処理手段は、前記シフトレンズの幕走行方向と直行する方向のシフト量に応じて画像処理パラメータを変更することを特徴とする。

発明の効果

0019

本発明によれば、シフトレンズを有する撮像装置において、シフトレンズが横方向に動かされた場合でも露出ムラ補正された良好な画像を撮影することを可能にした撮像装置の提供を実現できる。

図面の簡単な説明

0020

実施形態における撮像システムの構成を示すブロック図
実施形態における撮像素子及びシャッターを被写体側から見た正面図
シフトレンズとシャッターの位置関係に伴う電荷蓄積領域の変化を説明する図
シフト量における電子先幕の走査曲線と、メカ後幕走行曲線の関係を示す図
実施形態における撮像装置の撮影動作を示すフローチャート
電子先幕走査の制御・横方向露出ムラ補正パラメータ制御に関するブロック図
横方向のレンズシフトと露出ムラ、露出補正パラメータの関係を示す図
補正射出瞳距離Pの決定処理を示すフローチャート
撮像面側から見た時のレンズシフトのx成分、y成分を説明する図

0021

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態にかかわる撮像システムのブロック図である。

0022

以下、図1を参照して、本発明の第1の実施例による撮像システムの構成について説明する。

0023

図1は、本発明の第1の実施形態にかかわる撮像システムの構成を示すブロック図である。

0024

第1の実施形態にかかる撮像システムは、撮像装置であるカメラ本体100と、カメラ本体100に装着される、撮影光学係としての着脱可能なレンズユニット101とを有している。

0025

まず、レンズユニット101内の構成について説明する。

0026

114は撮影レンズであり、図1では、1つのレンズで表しているが、実際には、フォーカスレンズズームレンズアオリレンズ等、複数のレンズから構成されている。

0027

レンズCPU115は、レンズ駆動回路116を介して撮影レンズ114の駆動を制御すると共に、絞り駆動回路117を介して絞り117aを駆動し、撮影動作時被写体輝度に応じた絞り等の制御を行う。

0028

118はレンズシフト機構で、撮影レンズ114の少なくとも1枚のレンズを含む、レンズユニット101を、レンズユニット101の光軸に対して直交する予め決められた方向に移動させる。

0029

レンズシフト機構118に設けられた操作部(不図示)を操作することによりレンズユニット101をシフトさせることができる。

0030

119はレンズティルト機構で、撮影レンズ114のレンズユニット101をレンズユニット101の光軸に対してアオリ方向に移動させる。

0031

120は第一レボルビング機構で、シフト機構とティルト機構の移動方向を光軸を中心に回転させることができ、121は第二レボルビング機構で、ティルト機構の移動方向だけを光軸を中心に回転させることができる。上記のレンズ移動は操作部(不図示)を操作することにより、レンズユニット101を回転させることができる。

0032

以下、レンズ光学中心を161とし、第一レボルビングをALLレボルビング、第二レボルビングをティルトレボルビングと称する。

0033

このレボルビング機構120による回転と、レンズシフト機構118によるシフトにより、光軸に対して直交する平面上の任意の位置にレンズユニット101をシフトさせることが可能となる。

0034

レンズCPU115は、レンズユニット101のシフト量、ティルト量、レボルビング量を検出するシフト量検出手段、ティルト量検出手段、レボルビング量検出手段である。

0035

レンズCPU115は、レンズユニット101側の通信接点122及びカメラ本体100側の通信接点123を介して、後述するカメラ本体100内のカメラCPU113と通信することができる。

0036

レンズCPU115は、通信接点122及び123を介して、レンズ情報をカメラCPU113の要求に応じて通知する。

0037

なお、レンズユニット情報は、例えば、レンズユニット101の個体情報、絞り値、焦点距離、焦点位置(フォーカス位置)、撮影距離射出瞳距離、レンズシフト量、レボルビング量、ティルト量等である。

0038

次に、カメラ本体100の構成について説明する。

0039

撮像装置が非撮影状態図1に示す状態)にある場合、レンズユニット101の撮影レンズ114及び絞り117aを通過した被写体光束161のうちの一部の光束は、撮影光路内に位置するミラー102で反射されてファインダ光学係103に導かれる。

0040

これにより、撮影者は、ファインダ光学係103を介して被写体像を観察することができる。

0041

後述する不図示のレリーズ釦が押されて非撮影状態から撮影状態移行すると、ミラー102は撮影光路から退避する。

0042

これにより、レンズユニット101からの被写体光束は、CMOSセンサやCCDなどにより構成される撮像素子104へ向かう。

0043

撮像素子104の各画素は、露光されている間、レンズユニット101により結像された被写体光学像を光量に応じて光電変換し、得られた電荷を蓄積する。

0044

撮像素子104には、パルス発生回路107から走査クロック水平駆動パルス)や所定の制御パルスが供給される。

0045

パルス発生回路107で発生した走査クロックのうち、垂直走査用のクロック垂直駆動変調回路108によって所定のクロック周波数変調されて、撮像素子104に入力される。

0046

この垂直駆動変調回路108によって電子先幕の走査パターンが決定される。

0047

また、パルス発生回路107は、後述する信号処理回路109にもクロック信号を出力する。

0048

撮像素子104に対して物体側(レンズ側)には、メカニカルシャッター105が配置されている。

0049

メカニカルシャッター105は、複数の遮光羽根で構成された後幕(以下、「メカ後幕」と呼ぶ。)を有し、撮像素子104を遮光する。

0050

カメラCPU113は、シャッター駆動回路106を介してメカニカルシャッター105の駆動を制御する。

0051

画像処理手段である信号処理回路109は、撮像素子104から読み出された信号に対して二重相関サンプリング処理(CDS)やゲイン(AG)処理、及び所定の処理(色処理ガンマ補正等)を施すことにより画像データを生成する。

0052

生成された画像データは、画像表示回路110を介して画像表示装置151に出力されて撮影画像として表示されたり、画像記録回路111に記録されたりする。

0053

スイッチユニット112は、主電源のON/OFFを制御するスイッチや、撮影条件等を設定するために操作されるスイッチや、撮影準備動作および撮影動作を開始させるために操作されるスイッチ(レリーズ釦)を含む。

0054

レリーズ釦の半押し操作(スイッチSW1のON)で撮影準備動作(測光動作焦点調節動作等)が開始される。

0055

更に、全押し操作(スイッチSW2のON)で撮影動作(撮像素子104の露光及び電荷信号読み出し、及び電荷信号を処理して得られた画像データの記録媒体への記録)が開始される。

0056

カメラCPU113は、スイッチユニット112の操作に応じた動作を行う。

0057

情報格納部150は、後述するようなレンズユニットの個体情報に応じた移動可能な限界領域や、前記レンズユニットの移動によりカメラ本体と接触する設定禁止領域や、狙いの走査パターンを実行するための補正射出瞳距離Pを演算する式の係数、レンズの横方向シフト量に応じた画像補正係数テーブル等を複数種類記憶する。

0058

上記構成を有する本実施の形態におけるカメラ本体100は、通常複数の遮光羽根で構成される先幕に代えて、撮像素子104の画素を順次リセットし、電荷蓄積を開始する電子シャッターである電子先幕と前記メカ後幕による電子先幕シャッターを採用している。

0059

そして、電子先幕シャッターを用いて撮像素子104の露光制御を行う構成となっている。

0060

情報格納部150には、このような走査パターンを実行するための補正射出瞳距離Pの演算係数も複数記憶されている。

0061

カメラCPU113は、これらのうちの一つを選択し、選択した係数による式とレンズCPU115の情報に基づいてリセットライン4が移動するように垂直駆動変調回路108を制御する。

0062

なお、射出瞳距離Pの演算式の係数を決定する処理の詳細は後述する。

0063

図2は、撮像素子104およびメカ後幕をレンズ側から光軸方向に沿って観察した様子を示す正面図であり、レリーズ釦の押下により撮影が開始された後の、電子先幕走査およびメカ後幕の走行が途中にあるときの状態を示している。

0064

矢印1は、電子先幕走査の走査方向と、メカ後幕の走行方向を示す。

0065

なお、撮影レンズ114により撮像素子104の撮像面に結像した被写体像は上下が反転する。

0066

そのため、図2のように撮像面の下側から上側に向かって電子先幕走査を行うことで、画像上部から画像下部へ電子先幕走査及びメカ後幕の走行が行われることになる。

0067

図2において、2は撮像素子104の撮像面、3はメカニカルシャッター105のメカ後幕であり、メカ後幕3が撮像面2の一部の領域を遮光している状態が示されている。
4は、撮像素子104におけるリセット走査を行っているライン(リセットライン)を示す。

0068

リセット走査はリセットライン4上の画素の蓄積電荷量をゼロにするものであり、リセットライン4は電子先幕の先端に相当する。

0069

リセットライン4とメカ後幕3の先端部5との間のスリットによって形成される領域6は、撮像素子104において露光による電荷蓄積が行われている領域(電荷蓄積領域)である。

0070

電荷蓄積領域6は電子先幕とメカ後幕3の走行に従って、矢印1の方向へ移動していくことになる。

0071

リセットライン4が通過してから、つまり画素がリセットされてから、メカ後幕3によって遮光状態となるまでの時間が、画素の露光による電荷蓄積時間となる。

0072

このように、リセットライン4が矢印1の方向へ走査して各ラインの電荷蓄積が開始されるので、電荷蓄積の開始タイミングは撮像素子104のライン毎に異なる。

0073

図2に示す例では、撮像面2において最も下に位置するラインで電荷蓄積動作が最も早いタイミングで行われ、最も上に位置するラインで電荷蓄積動作が最も遅いタイミングで行われる。

0074

撮像面2の下部から上部へ向かうリセットライン4の移動は、垂直駆動変調回路108により図4の(a)及び(b)を参照して後述するように制御される。

0075

このリセットライン4の移動パターンを「走査パターン」と称する。この走査パターンは、撮像素子104のライン毎にリセット走査が行われるタイミングを示したものということができる。

0076

図3は本実施形態における撮影レンズ114とメカニカルシャッター105、撮像素子104の関係を示す断面図である。図9は、シフトとリボルビングを同時に行った場合のレンズ移動方向を説明する図である。

0077

図3において、(a)と(b)のシャッター走行は上方向であり、実線で示したレンズ114aはシフトをさせずに基準光軸位置にある(シフト量がゼロである)場合の撮影レンズ114を示している。

0078

破線で示したレンズ114bはメカニカルシャッター105の走行方向と同じ方向に基準光軸位置からシフト量yだけシフトした位置にある場合の撮影レンズ114を示している。

0079

また、7はシャッター地板、8はシャッター羽根押さえである。

0080

図3(a)は撮影動作における電子先幕シャッターの開き始めの状態を示している。

0081

スリット幅Cは、シフト量がゼロであるレンズ114aを透過した光束が、3によって遮光されるラインとリセットライン4とによって制限され、撮像面2に入射する領域の幅を示している。

0082

また、スリット幅Dは、シフト量がyであるレンズ114bを透過した光束が、メカ後幕3によって遮光されるラインとリセットライン4とによって制限され、撮像面2に入射する領域の幅を示している。

0083

図3(a)のタイミングでは、スリット幅Dの方がスリット幅Cよりも大きい。

0084

よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動した場合、スリット幅Dに示される領域において、レンズ114bの位置にある場合の露光量はレンズ114aの位置にある場合の露光量より大きくなる。

0085

従って、レンズ114aの位置で適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、シャッターの開き出しにおいては、レンズ114bの位置で撮影されたとき、露出オーバーになってしまうことになる。

0086

図3(b)は撮影動作後半(撮影終了間近)の状態を示している。

0087

スリット幅C’は、シフト量がゼロであるレンズ114aを透過した光束が、メカ後幕3によって遮光されるラインとリセットライン4とによって制限され、撮像面104に入射する領域の幅を示している。

0088

また、スリット幅D’は、シフト量がyであるレンズ114bを透過した光束が、3によって遮光されるラインとリセットライン4とによって形成され、撮像面104に入射する領域の幅を示している。

0089

図3(b)に示されるタイミングでは、図3(a)に示したシャッターの開き始めの状態と同様に、スリット幅D’の方がスリット幅C’よりも大きい。

0090

よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅D’に示される領域において、レンズ114bの位置にある場合の露光量はレンズ114aの位置にある場合の露光量より大きくなる。

0091

従って、レンズ114aの位置で適正露光が得られるように電子先幕走査の走査パターンが設定されていた場合、レンズ114bの位置で撮影されたとき、露出がオーバーになってしまうことになる。

0092

また、シャッターの開き始めから開き終わりまでの間で、露出オーバーになる量は一定ではなく、変化しているため、その結果、画像の上部と下部とに露光ムラ(所謂、上下方向の露光ムラ)が発生してしまう。

0093

図4は、メカ後幕の走行パターンと電子先幕走査の走査パターンの関係を説明するためのものである。

0094

図4(a)において、12はメカ後幕の走行パターンを表し、走行開始から徐々に速度が上がる状態を表している。

0095

11は電子先幕走査の走査パターンを表す。

0096

走査パターン11と走査パターン12の時間方向の距離が撮像素子の各ラインの露光時間を表す。

0097

図4(a)では、撮像素子の下から上に渡ってほぼ同じ露光時間となっている。

0098

シフトレンズの焦点距離と射出瞳距離が十分長いとき(例えば500mm以上のとき)は、メカ後幕の走行カーブとほぼ同じ形状の走査パターンで適正な露光が得られる。

0099

前述したように、メカニカルシャッター105の走行方向と同方向にシフト量yだけシフトした位置にあるレンズ114bの場合には、露出がオーバーになる。

0100

具体的には、図4(a)に示すようなシャッター制御では、特に撮像面下部(=画像の上部)において露出ムラがオーバーとなり、撮像面上部(=画像の下部)においてはわずかに露出ムラがアンダーとなる。

0101

そのため、撮像面の中部と下部の露光時間を短くし、上部を長く露光ムラを軽減するように、電子先幕の走査パターン11を図4(b)の走査パターン11bに補正することが必要となる。

0102

一方、上述とは逆に、メカニカルシャッター105の走行方向と逆方向にシフトした位置にあるレンズの場合では、シフト量無しの場合での電子先幕走査の走査パターンを設定すると、特に撮像面下部の露出ムラがアンダーとなり、撮像面上部は同等もしくは若干の露出ムラオーバーとなる。

0103

従って、図4(c)に示すように、撮像面の中部下部で露光時間を長くし、上部を若干短く露光ムラを軽減するように、電子先幕の走査パターン11を図4(c)に示すように走査パターン11cに補正することが必要となる。

0104

図9図7を用いてレンズシフトに横方向の成分があった場合の横方向の露出ムラ補正について説明する。

0105

図9は、撮像面側から見た時のレンズシフトのx成分、y成分のを説明する図である。

0106

図9で示すようにシフトレンズは、その機構上電子先幕走査方向、及びメカニカルシャッター105の走行方向及びそれらの逆方向だけでなく、走査方向・走行方向と異なる方向にシフトさせる事も可能である。レンズをシフトした事により横方向にズレる成分xがあると、レンズの光学的特性からレンズシフトの影響により横方向の露出ムラも発生する。

0107

電子先幕の走査パターンの変更で露出ムラの補正異が可能なのは上下方向ついての露出ムラだけで、横方向の露出ムラの補正は出来ない。

0108

レンズをシフトした事により横方向にズレる成分xがわかれば、幕走行方向の補正と同様に、レンズの焦点距離と射出瞳距離との関係から撮影画像横方向の露出レベルを求める事が出来る。

0109

図7(a)は、撮影画像において、レンズシフトした時に横方向のズレ成分xがあった場合の横方向露出ムラを説明する図である。横軸画面横方向の位置を示す。縦方向は撮影画像の輝度を示す。201はレンズシフトの横方向成分が無い時の画面横方向の露出ムラを示す。201では横方向のレンズシフトがないため均一になっている。図9で横方向成分が+側の時、レンズ移動量に応じて201→202→203と画面の横方向露出ムラが変化する。横方向成分が−側の時、204のように横方向の露出ムラが変化する。

0110

シフトレンズの横方向成分による露出ムラは、202、203、204のような横方向露出ムラを画面の横位置それぞれにおいて補正するようゲインを変化させれば補正する事が可能となる。図7(b)が画面のレンズシフト量201、202、203、204に対する画面横位置毎の補正量201‘、202’、203‘、204’である。201‘は補正が必要無いので、その値は1となっている。

0111

以上のような構成を有する撮像システムの本第1の実施形態における撮像動作の概略について、図5のフローチャートを参照して、カメラの動作を追いながら説明する。

0112

以上のような補正処理について図6のフローチャートを参照して、カメラの動作を追いながら説明する。なお、図6に示す処理はカメラCPU113が主体となって実行される処理である。

0113

スイッチユニット112内のレリーズ釦の第1ストローク(所謂、半押し状態)が検出される(SW1ONの状態)と処理はステップS101からステップS102へ進む。ステップS102において、カメラCPU113は装着された交換レンズ101の焦点距離、射出瞳距離等のレンズ情報をレンズCPU115から取得する。

0114

ステップS102からステップS103に進むと、装着された交換レンズ201がシフトレンズか否かを判定する。交換レンズ201がシフトレンズである場合は、ステップS103からステップS104へ進み、レンズCPU115よりシフト位置情報を取得する。なお、交換レンズ201のレンズCPU115は、当該レンズの焦点位置等のレンズ情報や、シフト位置検出回路219で検出されたレンズのシフト位置に基づいて生成した情報をカメラCPU113の要求に応じて通知する。そしてステップS105に進む。

0115

次いで、ステップS105において、不図示の測光センサからの出力とISO感度設定等の情報により、レンズの絞りを決定する。

0116

次に、ステップS106に進み、不図示の測距系によって被写体距離情報が取得され、撮影レンズのフォーカス位置が決定される。

0117

そして、ステップS107において、被写体輝度と絞り、ISO感度設定等によりシャッター速度が決定される。

0118

また、ステップS107からステップS108に進むと、上記の交換レンズ201の種類、焦点距離、レンズのシフト位置等に基づき、電子先幕の走査カーブパターンが決定される。ここで、カメラCPU113は、垂直駆動変調回路108の設定を、例えば、図4(B)の走査カーブ11bのように変更する。この走査カーブ11bは、メカニカルシャッターの走行方向と同じ方向に光軸がシフトしたレンズに対して適切なものである。走査カーブ11bは、メカ後幕の走行カーブ12とほぼ等しい動作を示す走査カーブ11に対して、電子先幕のリセット走査の開始タイミングを遅らせ、かつ、走査終了タイミングも開始タイミングの遅延時間より少量分遅らせたものである。

0119

次に、S108で行われる補正射出瞳距離Pの決定処理を、図6図9を参照して説明する。

0120

図6は本第1の実施形態による電子先幕走査の制御及び横方向露出ムラ補正を行うための画像補正パラメータ設定に関するブロック図である。

0121

カメラCPU113の情報収集部113aは、上述したように装着されたレンズの個体情報101a、絞り値101b、撮影距離101c、射出瞳距離101d、シフト量101e、ティルト量101f、レボルビング量101gを収集する。

0122

そして、収集した情報の内、レンズの個体情報101aとシフト量101e、ティルト量101f、レボルビング量101gをシフト量成分演算部113bに渡し、レンズの個体情報101a、絞り値101b、撮影距離101c、射出瞳距離101dを補正射出瞳距離演算係数設定部113cに渡す。

0123

113bでは、レボルビング回転後のシフト量の内、シャッター走行方向もしくは逆方向のシフト量成分Hy、横方向のシフト量成分Hxを算出する。

0124

そして、演算によって求めたシフト量成分Hy、Hxを補正射出瞳距離演算部113dに渡す。

0125

なお本第1の実施例においてシャッター走行方向のシフト量成分の演算はカメラCPU113が行っているが、レンズCPU115が行っても良い。

0126

補正射出瞳距離演算係数設定部113cでは、取得した情報の内、レンズユニットの個体情報に基づいて、情報格納部150に記憶されている複数の演算係数の中から補正射出瞳距離Pyを演算する式の係数Ay、By、Cy、Dy及び補正射出瞳距離Pxを演算する式の係数Ax、Bx、Cx、Dxを取得し、補正射出瞳距離演算部113dに渡す。

0127

補正射出瞳距離演算部113dは、シフト量成分Hyと補正射出瞳距離Pyの演算係数を変数とするPy=AHy^3+BHy^2+CHy+Dyとシフト量成分Hxと補正射出瞳距離Pxの演算係数を変数とするPx=AHx^3+BHx^2+CHx+Dxといった多項式を記憶している。

0128

そして、シフト量成分演算部113bから取得したシフト量成分Hyと、補正射出瞳距離演算係数設定部113cから取得した補正射出瞳距離Pの演算係数Ay、By、Cy、Dyを用いて補正射出瞳距離Pを演算し、電子先幕走査演算部113eに渡す。

0129

電子先幕走査演算部113eでは、演算によって求めた補正射出瞳距離Pに基づいて電子先幕走査の走査パターンを演算し、垂直駆動変調回路制御部113fに渡す。

0130

垂直駆動変調回路制御部113fは、電子先幕走査演算部113eによって演算された補正射出瞳距離Pに基づいて演算された電子先幕走査を実行するべく、垂直駆動変調回路108を制御する。

0131

また、シフト量成分演算部113bから取得したシフト量成分Hxと、補正射出瞳距離演算係数設定部113cから取得した補正射出瞳距離Pxの演算係数Ax、Bx、Cx、Dxを用いて補正射出瞳距離Pxを演算し、画像補正パラメータ設定部113gに渡す。

0132

電子先幕走査演算部113gでは、演算によって求めた補正射出瞳距離Pxに基づいて横方向露出補正パラメータを演算し、信号処理回路109に渡す。

0133

信号処理回路109は取得された画像データに対し、横方向の露出補正を行う。

0134

次に、図8(a)は補正射出瞳距離Pの決定処理(S108)を表すフローチャートである。

0135

まず、S401では、装着されたレンズユニット101の個体情報、絞り値、焦点距離、撮影距離、射出瞳距離等のレンズ情報を収集する。

0136

更に、ユーザーによって設定されたTS設定情報を収集し、S402へ進む。

0137

S402では、ALLレボルビング、ティルトレボルビング回転後のシフト量、ティルト量の内、シャッター走行方向もしくは逆方向のシフト量成分Hy、Hxを演算する。

0138

次にS403では、シフト量成分が0であるかを判定し、0である場合はS406へ進み、レンズの個体情報に応じた標準の射出瞳距離を決定しS115へ進む。

0139

0でない場合は、S404に進み、レンズの個体情報に応じて補正射出瞳距離Py、Pxの演算係数を決定し、S405へ進む。

0140

S404のレンズの個体情報に応じて補正射出瞳距離Pの演算係数を決定方法については後述する。

0141

S405では、シフト量成分Hy、Hxと補正射手瞳距離Py、Pxの演算係数を用いて、レンズの個体情報、レンズのシフト、レボルビング状態に最適な補正射出瞳距離Pを演算し、S115へ進む。

0142

次に、S404のレンズの個体情報に応じた補正射出瞳距離Py、Pxの演算係数の決定処理について図8(b)を参照して説明する。

0143

図5に戻って、以上のようにして電子先幕のリセット走査の走査パターンが決定された後、レリーズ釦の第2ストローク即ち全押し状態(SW2ON)が検出されると、ステップS109からステップS110へ進み、撮影動作を実行する。まず、ステップS110において、ミラー102をアップする。そして、ステップS111において、ステップS108で決定された走査カーブによる電子先幕の駆動を開始する。すなわち、垂直駆動変調回路113cが、走査パターン設定部113bによって決定された走査パターンに従ってリセット走査を実行するべく、垂直駆動変調回路108を制御する。そして、ステップS112においてメカ後幕を駆動制御する。メカ後幕については走行カーブ12に従った走行が実行される。こうして、撮像素子上で電荷蓄積動作が順次行われ、撮影動作が完了する。

0144

次にステップS113において、ステップS108で信号処理回路109が画像補正パラメータ設定部113gで決定された横方向露出ムラ補正値に基づいて横方向の露出補正を行う。

0145

最後に、ステップS114において、ミラー102のダウンとシャッターチャージが行われて撮影の一連シーケンスが終了する。

0146

以上のように、本実施形態によれば、シフトレンズ使用時、撮影レンズの情報により、電子先幕の走査パターンを切り替えることにより、画像上下方向の露出ムラの低減され、かつ画像横方向の露出ムラが低減された適正画像が撮影可能となる。

0147

なお、ステップS108における射出瞳距離の決定は、例えば、装着されている交換レンズ101のレンズCPU115から取得されたレンズ焦点距離により行うことができる。また、特に明示的に射出瞳距離を決定する必要はなく、例えばレンズ焦点距離をそのまま用いて走査パターンを切り替えるようにしてもよい。

0148

走査パターンの切替・横方向の露出ムラ補正パラメータの切り替え(或いは射出瞳距離の決定)に利用可能な情報の例としては以下のものが挙げられる。なお、本実施形態では、走査パターンの決定や横方向の露出ムラ補正パラメータに用いるべく取得されるこれらの情報(射出瞳距離そのものの情報を含む)を総称して射出瞳距離に関する情報ということにする。射出瞳距離に関する情報としては例えば以下のものが挙げられる。

0149

例えば、マクロレンズフォーカス時の繰り出し量の大きいレンズ等では、その繰り出し量によって射出瞳距離が変化する。従って、フォーカス時の繰り出し量といったようなフォーカス情報に従って電子先幕のリセット走査の走査パターン及び横方向の露出ムラ補正パラメータを変更するように構成してもよい。

0150

また、開放絞りの大きい(例えばF1.2)レンズなどでは、絞りの開口径を大きくするほど、射出瞳距離が短いレンズと同様の露光ムラが生じる。よって、上述のメカニカルシャッター105を用いるのであれば、絞りの開口径が大きくなるほど、撮像面下部ではリセット走査からメカ後膜が通過するまでの時間を短くし、撮像面上部では長くすればよい。

0151

またさらに、電子先幕のリセット走査の走査パターン・横方向の露出ムラ補正パラメータに関しては、露出ムラの許容範囲で、各レンズをグループ分けし、そのグループごとに電子先幕のリセット走査の走査パターン・横方向露出ムラ補正パラメータを変更しても良い。この場合、レンズの種別に応じて走査パターン・横方向露出ムラ補正パラメータが決定されることになる。

実施例

0152

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

0153

1シャッター走行方向、2撮像面、3メカ後幕、4リセットライン、
5 メカ後幕の先端部、100カメラ本体、100aレリーズSW、
101交換レンズ、101aレンズの個体情報、101b絞り値、
101c撮影距離、101d射出瞳距離、101eシフト量情報
101fティルト量情報、101gレボルビング量情報、102ミラー、
103ファインダー光学系、104撮像素子、105メカニカルシャッター、
106シャッター駆動回路、107パルス発生回路、108垂直駆動変調回路、
109信号処理回路、110画像表示回路、111画像記録回路、
112スイッチユニット、113 カメラCPU、113a情報収集部、
113bシフト量成分演算部、113c補正射出瞳距離演算係数設定部、
113d 補正射出瞳距離演算部、113e電子先幕演算部、
113f 垂直駆動変調回路制御部、114撮影レンズ、115 レンズCPU、
116 レンズCPU、117 絞り駆動回路、118レンズシフト機構、
119ティルト機構、120 第一レボルビング機構、
121 第二レボルビング機構、122 レンズ側通信接点、
123カメラ側通信接点、150情報格納部、151 画像表示装置

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