JP2007104158A - Electronic camera with shutter open/close time corrector - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electronic camera having a shutter, and more particularly to an apparatus for controlling the luminance of image data obtained by correcting variations in luminance on an imaging plane based on a mechanical opening / closing operation of the shutter, The present invention relates to an electronic camera including a shutter opening / closing time correction device that measures, calculates, and corrects an exposure time at each point on an imaging plane.
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。
In a first example of a specific correction device according to
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。 The second example includes an image sensor that accumulates electric charges according to incident light, converts the accumulated electric charges into an electric signal, and outputs the electric signal. The incident optical path to the image sensor is controlled to be opened and closed by a mechanical shutter, whereby the mechanical shutter is While being controlled to open, the image sensor accumulation control means is used to start the charge accumulation of the image sensor, and the mechanical shutter close control is started after a lapse of a predetermined time. The amount of electric signal corresponding to the amount of electric charge accumulated in the image sensor is acquired until the closed state, the difference between the acquired electric signal amount and the reference electric signal amount is calculated, and the calculation result is calculated. A correlated parameter representing the response delay of the mechanical shutter is used.
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。 In the third example, in the second example described above, the reference electric signal amount is set to start the charge accumulation of the image sensor using the accumulation control means while the mechanical shutter is controlled to open, and for a predetermined time. When the charge accumulation of the image sensor is terminated after the elapse of time, the above-described charge is configured to be an electric signal amount corresponding to the charge amount accumulated in the image sensor.
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。
In the above-described conventional electronic camera, although the mechanical mechanism of the mechanical shutter itself between the electronic cameras can be adjusted with high accuracy by adjusting the delay of the shutter mechanism until the mechanical shutter is actually opened, for example, the individual electronic cameras However, a deviation occurs in the opening / closing time of the opening of the mechanical shutter due to wear or the like based on the mechanical operation of the mechanical shutter itself, and the luminance change caused by this deviation cannot be corrected (adjusted). As a result, when there is a deviation in the opening / closing time of the mechanical shutter opening due to the use of an electronic camera, it is difficult to set the opening time of the opening to be the same as the initial value before the occurrence of wear, etc. Variations in brightness and the like due to the apertures make it difficult to accurately image the subject.
An object of the present invention is to measure opening / closing times of a plurality of openings of a mechanical shutter and correct captured image data based on the measurement data, thereby accurately converting luminance information of image data into luminance information of a subject over a long period of time. An object of the present invention is to provide an electronic camera including a mechanical shutter open / close time correction device that can be reproduced close to the camera.
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。
In order to solve the above problems, an electronic camera according to the present invention provides:
A lens system comprising an imaging lens and a lens drive circuit, an actuator, a mechanical shutter having one or more openings that are opened and closed by the actuator, and a time measurement circuit that measures the opening and closing times of the single or plural openings of the mechanical shutter. And a time measuring means comprising a time measuring sensor,
An image sensor that captures an image as an imaging signal via the lens system;
Control means for calculating the image data obtained by the image sensor based on the time data measured by the time measuring means and correcting the amount of light incident from the opening;
The imaging signal is A / D converted, mechanical shutter open time determination data is generated and recorded under the control of the control means, and mechanical shutter open time determination data generation means for correction is used. A shutter opening / closing time correction device that enables correction of the amount of light incident on the opening accompanying the above and controls the brightness of the image data of the image, and an electronic camera including the same correction method are configured.
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。 In the above electronic camera, the mechanical shutter is made of a disk-shaped material having one or a plurality of through holes, and an actuator is arranged at the center of the rotation axis, and the disk-shaped material is rotated to rotate the one or more through-holes. The light incident on the image sensor through the hole is controlled by the time measurement means while correcting the time width during which each through hole is opened, thereby controlling the brightness of the image data of the image image. is there.
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。 Changes in luminance due to deviations in the opening and closing times of the aperture with time by measuring the opening and closing times of one or more apertures of the mechanical shutter and correcting the brightness data at each point on the image as needed based on these data The luminance information of the captured image of the subject can be reproduced with high accuracy. Further, even if a mechanical error occurs in the mechanical shutter due to the use of the electronic camera, this can be easily calibrated by the above-described internal control, and the camera can be used with high reliability over a long period of time. Furthermore, it is easy to obtain high-resolution image data using only a mechanical shutter without using an electronic shutter.
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。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an electronic camera provided with a shutter according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an electronic camera, 2 is a lens system, 3 is a lens drive circuit, 4 is a mechanical shutter, 5 is an actuator, 6 is a CCD image pickup device that operates as an image sensor, 7 is a CCD drive circuit, 8 is an image pickup circuit, 9 is an A / D conversion circuit, 10 is a memory, 11 is a control means, 12 is an operation means, 13 is an external I / F, 14 is a time measurement means, 14a is a time measurement sensor, and 14b is a time measurement circuit.
The control means 11 can be constituted by a PC as a processing unit constituted by a CPU and a RAM memory. The operation means 12 is an input unit for giving control information to a PC as a processing unit, and can be configured by a keyboard or the like connected to the PC. The external I /
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。
In FIG. 1, an
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。
FIG. 2 is a perspective view of the
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。
In FIG. 2, the
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。
In the time measuring means 14, when the
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。 FIG. 3 is a flowchart of a mechanical shutter opening time determination control process showing an operation example of the electronic camera shown in FIG. 1 configured according to the present invention. In FIG. 3, S101 is the start of processing, S101-1 is input of imaging data and clock measurement data, S102 is determination of whether clock measurement data is present, S103 is reading of data T1 to T3, S104 Is a coincidence determination by comparing the values of T1 to T3, S105 to S107 are respectively recorded with correction levels 0 to 2 corresponding to the degree of approximation, S108 is a determination of whether there is imaging data, S108-1 is imaging data Occurrence of an error due to the absence of an image, S109 is a step of reading imaging data / correction level, S110 is correction, S111 is output of corrected imaging data, and S112 is a step of executing the end of processing. Needless to say, when only the through-hole 4a exists, only the data T1 is determined.
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。
Next, the operation along the process flow shown in FIG. 3 will be described.
When the power of the
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)。
When the determination step (S104) is “substantially the same”, the correction level 0 is recorded in the memory 10 (S105), and when it is “small difference”, the
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。
The above-described control processing operation is performed according to the operation flow shown in FIG. 3 by the control means 11, the operation means 12, the external I /
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。
As described above, in the present invention, the determination (correction level: weighting) in step (S104) is not limited to three levels, and can be set to two levels or four or more levels. According to the present invention, when an electronic camera that cannot be equipped with an electronic shutter is required to have a high resolution, the mechanical shutter opening / closing time correction method provided by the present invention can be used to reduce the opening / closing time caused by mechanical shutter wear. It is possible to correct the deviation. Further, according to this method, it is possible to suppress the influence of unnecessary components caused by the deviation of the opening / closing time of the
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。 The present invention can be applied to any electronic camera for business use or industrial use provided with a mechanical shutter. Further, in the conventional mechanical shutter, the light amount (brightness) unevenness in the shutter may occur due to change with time or wear. However, in the present invention, by executing determination control of the mechanical shutter opening time, the problem of uneven brightness due to aging and wear can be solved, so that it can be used for all electronic cameras in which such a defect is a problem. There is sex.
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
DESCRIPTION OF
7
14 time measuring means 14a
Claims (2)
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。 A lens system comprising an imaging lens and a lens driving circuit;
A mechanical shutter having an actuator and having one or more openings that are opened and closed by the actuator;
A time measuring means comprising a time measuring circuit and a time measuring sensor for measuring the opening / closing time of one or more openings of the mechanical shutter, respectively;
An image sensor that captures an image as an imaging signal via the lens system;
Control means for calculating the image data obtained by the image sensor based on the time data measured by the time measurement means and correcting the amount of light incident from the opening;
The imaging signal is A / D converted, and the mechanical shutter opening time determination data is generated and recorded under the control of the control means, and the mechanical shutter opening time determination data generating means for the correction is comprised, and
An electronic camera provided with a shutter opening / closing time correcting device configured to control the luminance of image data of the image image by correcting the amount of light incident on the opening due to a change with time or wear.
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。 The electronic camera according to claim 1.
The mechanical shutter is made of a disk-shaped material having one or a plurality of through-holes, and an actuator is disposed at the center of the rotation shaft so that the disk-shaped material is rotated to form the one or more through-holes. The light incident on the image sensor is controlled by correcting the time width during which each through hole is opened by the measuring means, thereby controlling the brightness of the image data of the image image. Electronic camera.
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