JP2009141805A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子先幕とメカ後幕を用いた撮影のための電子先幕のリセット走査特性を、実際の撮影条件下でキャリブレーションする場合に、手ブレや被写体ブレが発生していたとしても、適切にキャリブレーションすること。
【解決手段】 撮像素子（１０４）と、撮像素子を遮光するための幕を有するメカシャッター（１０５）と、ローリングシャッタ制御により撮像素子から第１の画像信号を順次読み出す制御と、走査パターンに基づいて撮像素子をリセット走査してから露光時間の経過後に幕を走行させて撮像素子を遮光し、撮像素子から第２の画像信号を順次読み出す制御とを行うカメラＣＰＵ（１１３）と、第１の画像信号と第２の画像信号との相関を、複数の分割領域の各領域毎に求める対応点抽出部（２１）と、求められた相関が予め設定されたレベルよりも高い分割領域の、第１の画像信号と第２の画像信号との輝度差が縮小するように、走査パターンの補正値を求める補正量決定部（２３）とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、更に詳しくは、電子シャッター機能とメカニカルシャッター機能と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。

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ーであるフォーカルプレンシャッター（以下、「メカシャッター」と称す。）と、所謂電子シャッターを併用して撮像動作を行うものがある。この種のシャッター機構では、メカシャッターにより後幕が構成され、後幕の走行に先行して、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ーを駆動することにより撮影が行われる。

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。

上述した電子シャッターとメカ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、撮像素子の電荷蓄積開始走査として、メカシャッターの走行方向に、撮像素子の複数画素から成る領域毎（例えば各ライン毎）に順次リセット走査する。そして、所定時間経過後に、メカシャッターの後幕によって撮像素子を順次遮光した後、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。この方法では、撮像素子の全面に亘って露光時間が等しくなるように、リセット走査の走査パターンは、メカシャッターの後幕の走行特性に合わせたものとなっている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、以下の方法により露光開始の走査パターンを補正する撮像装置が提案されている。先ず、露光開始と終了の両方を電子シャッターで制御して第１の画像を取得し、更に、露光開始の電子シャッターのリセット走査で行い露光終了をメカシャッターの後幕で行って第２の画像を取得する。そして、取得した第１の画像と第２の画像の輝度差に基づいて、露光開始の走査パターンを補正する。

特開平１１−４１５２３号公報 特開２００６−１０１４９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたようにメカシャッターの後幕の走行特性に合わせて、リセット走査を行ったとしても、レンズ特性や絞りなどの要因により、露光ムラが発生してしまうことがあった。

また、特許文献２に記載された補正方法では、第１の画像と第２の画像を得るために２回撮影動作を行うため、その間に手ブレや被写体ブレにより撮影画像の構図や被写体が変化した場合、補正量に誤差が生じてしまうという問題があった。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の撮像装置は、入射する光を光量に応じた電荷に変換して画像信号を出力する、複数の画素を有する撮像素子と、前記撮像素子を遮光するための幕を有するシャッター手段と、前記撮像素子をリセット走査してから予め設定された露光時間の経過後に前記撮像素子から第１の画像信号を順次読み出す制御と、予め設定された走査パターンに基づいて、前記幕の走行方向に前記撮像素子をリセット走査してから前記露光時間の経過後に前記幕を走行させて前記撮像素子を遮光し、前記撮像素子から第２の画像信号を順次読み出す制御とを行う制御手段と、前記第１の画像信号と前記第２の画像信号との相関を、当該第１または第２の画像信号が表す画像を分割した複数の分割領域の各領域毎に求める相関手段と、前記相関手段により求められた前記相関が予め設定されたレベルよりも高い分割領域の、前記第１の画像信号と前記第２の画像信号との輝度差が縮小するように、前記走査パターンの補正値を求める演算手段とを有する。

また、入射する光を光量に応じた電荷に変換して画像信号を出力する、複数の画素を有する撮像素子と、前記撮像素子を遮光するための幕を有するシャッター手段とを有する撮像装置の本発明の制御方法は、前記撮像素子をリセット走査してから予め設定された露光時間の経過後に前記撮像素子から第１の画像信号を順次読み出す第１の撮影工程と、予め設定された走査パターンに基づいて、前記幕の走行方向に前記撮像素子をリセット走査してから前記露光時間の経過後に前記幕を走行させて前記撮像素子を遮光し、前記撮像素子から第２の画像信号を順次読み出す第２の撮影工程と、前記第１の画像信号と前記第２の画像信号との相関を、当該第１または第２の画像信号が表す画像を分割した複数の分割領域の各領域毎に求める相関工程と、前記相関工程で求められた前記相関が予め設定されたレベルよりも高い分割領域の、前記第１の画像信号と前記第２の画像信号との輝度差が縮小するように、前記走査パターンの補正値を求める演算工程とを有する。

本発明によれば、電子先幕とメカ後幕を用いた撮影のための電子先幕のリセット走査特性を、実際の撮影条件下でキャリブレーションする場合に、手ブレや被写体ブレが発生していたとしても、適切にキャリブレーションすることができる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態にかかる撮像システムの構成を示すブロック図である。本実施の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、交換可能なレンズユニット１０１とを有している。

先ず、レンズユニット１０１内の構成について説明する。

１１４は、光軸方向に移動可能な撮影レンズである。なお、図１では、撮影レンズ１１４を１つのレンズとして表しているが、実際にはフォーカスレンズやズームレンズ等、複数のレンズから構成されている。レンズＣＰＵ１１５は、レンズ駆動回路１１６及び絞り駆動回路１１７を介して、撮影レンズ１１４及び絞り１１７ａの駆動を制御する。また、ズーム駆動機構１１８を操作（本実施形態では手動操作）することによりズーム位置が決定される。決定されたズーム位置はズーム位置検出回路１１９により検出され、レンズＣＰＵ１１５に送られる。レンズＣＰＵ１１５は、レンズユニット１０１側の通信接点１２０及びカメラ本体１００側の通信接点１２１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。レンズＣＰＵ１１５は、この通信接点１２０及び１２１を介して、レンズユニット１０１の種類や、焦点距離、射出瞳距離、ズーム位置等をカメラＣＰＵ１１３に通知する。

次に、カメラ本体１００の構成について説明する。

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

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に移行すると、ミラー１０２は撮影光路から退避する。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。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。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。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は垂直駆動変調回路１０８によって所定のクロック周波数に変調されて、撮像素子１０４に入力される。この垂直駆動変調回路１０８によって電子先幕としてのリセット走査の走査パターンが決定される。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。

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であるフォーカルプレンシャッター（以下、「メカシャッター」と呼ぶ。）１０５が配置されている。メカシャッター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。カメラＣＰＵ１１３は、シャッター駆動回路１０６を介してメカシャッター１０５の駆動を制御する。

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所定の処理（色処理やガンマ補正等）を施すことにより画像データを生成する。生成された画像データは、画像表示回路１１０を介して表示装置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。また、信号処理回路１０９は本実施形態において、後述する画像間の対応点の抽出やリセット走査の走査パターンの補正値の算出などの処理も行う。

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。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（測光動作や焦点調節動作等）が開始される。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の読み出し、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。更に、スイッチユニット１１２は、後述する電子先幕の走査パターンの補正を指示するスイッチ（キャリブレーションＳＷ）を含む。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。

走査パターン保持部１５０は、後述するような電子先幕の走査パターン（リセットラインの移動タイミング）を複数種類保持すると共に、各走査パターンに対し補正データを保持できるように構成されている。保持されている走査パターンは、等速でリセットラインを移動するリニアタイプの走査パターン及びメカ後幕の走行特性に合わせた走査パターンを含む。

１５２はブレ検出部であり、例えば、ジャイロセンサ等の加速度検出回路が含まれ、手ブレの大きさ及び方向などのブレ情報を検出し、出力する。１５３はメモリであり、信号処理回路１０９により生成された画像データを一時的に保持する。

上記構成を有する本実施の形態における撮像装置は、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走査する電子シャッターによる電子先幕を採用する。そして、電子先幕とメカ後幕を用いて撮像素子１０４の露光制御を行う構成となっている。

図２は、本実施の形態における信号処理回路１０９の機能構成を示すブロック図である。

図２において、２１は対応点抽出部で、メモリ１５３に蓄えられた２枚の画像の部分領域毎に、対応する点（対応点）を抽出する。対応点抽出部２１により抽出された対応点の情報と、ブレ検出部１５２からのブレ情報は比較部２２へ渡される。比較部２２では、抽出された２枚の画像の対応点が示す被写体の動きと、ブレ情報とを比較して対応点の信頼性を検証する。そして、信頼性が高い場合には、比較部２２は、その対応点を含む２枚のブロック領域（分割領域）間の差分を求める。

図３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、電子先幕のリセット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。矢印１は、電子先幕のリセット走査の走査方向（電子先幕の走行方向）と、メカ後幕の走行方向を示す。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。そのため、図３のように撮像面の下側から上側に向かってリセット走査を行うことで、画像上部から画像下部へリセット走査及びメカ後幕の走行が行われることになる。

図３において、２は撮像素子１０４の撮像面、３はメカシャッター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。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。

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。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。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。このように、リセットライン４が矢印１の方向へ走行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。図３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。

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６の（ａ）及び（ｂ）を参照して後述するように制御される。このリセットライン４の移動パターンを、以下「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。本実施の形態では、走査パターン保持部１５０には、射出瞳位置が無限位置に応じた走査パターンと、射出瞳距離に応じた複数の補正データとが記憶されている。従って、カメラＣＰＵ１１３は、射出瞳位置が無限位置に応じた走査パターンと、装着されたレンズの射出瞳距離に応じた補正データを選択し、補正データにより補正した走査パターンに従ってリセットライン４が移動するように垂直駆動変調回路１０８を制御する。また、スイッチユニット１１２のキャリブレーションＳＷによりキャリブレーションが指示されている場合には、補正した走査パターンで撮像素子１０４を制御して得られた画像に基づいて、その補正した走査パターンを更に補正する補正値を求める。この走査パターンのキャリブレーションの詳細については後述する。

図４及び図５は、撮影レンズ１１４、メカシャッター１０５及び撮像素子１０４のリセットラインの関係を示す光路図である。図４及び図５において、レンズ１１４ａは焦点距離が長く、射出瞳距離が長い状態での撮影レンズ１１４を示し、レンズ１１４ｂは焦点距離が短く、射出瞳距離が短い状態での撮影レンズ１１４を示している。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。また、１１４ａ'、１１４ｂ'はそれぞれレンズ１１４ａ、１１４ｂの瞳位置（射出瞳位置）を示している。

図４は撮像素子１０４の露光を開始して間もない時の状態を示している。スリット幅Ａは、図４で説明した電荷蓄積領域６の内、焦点距離が長く、射出瞳距離の長いレンズ１１４ａの光束がメカ後幕３の先端部５によって遮光される撮像素子１０４上のラインと、リセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｂは、電荷蓄積領域６の内、焦点距離が短く、射出瞳距離が短いレンズ１１４ｂの光束がメカ後幕３の先端部５によって遮光される撮像素子１０４上のラインと、リセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。

図４に示すタイミングでは、スリット幅Ｂの方がスリット幅Ａよりも広い。つまり、撮影レンズ１１４ａ及び１１４ｂに対して、電子先幕及びメカ後幕３を同じ条件で駆動した場合、撮影レンズ１１４ｂを用いた場合の露光量は撮影レンズ１１４ａを用いた場合の露光量よりも大きくなる。従って、例えば、撮影レンズ１１４ａを用いた場合に適正露出となるスリット幅になるようにリセット走査のタイミングを制御すると、撮影レンズ１１４ｂを用いて撮影すると、露光開始間もないタイミングでは露出がオーバーになってしまうことになる。

一方、図５は撮影動作後半（露光終了間近）の状態を示している。スリット幅Ａ'は、撮影レンズ１１４ａの光束がメカ後幕３の先端部５によって遮光される撮像素子１０４のラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｂ'は、撮影レンズ１１４ｂの光束がメカ後幕３の先端部５によって遮光される撮像素子１０４のラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。

図５に示されるタイミングでは、図４に示した露光開始間もない時の状態とは逆に、スリット幅Ｂ'の方がスリット幅Ａ'よりも狭い。つまり、撮影レンズ１１４ａ及び１１４ｂに対して、電子先幕及びメカ後幕３を同じ条件で駆動した場合、撮影レンズ１１４ａを用いた場合の露光量は撮影レンズ１１４ｂを用いた場合の露光量より大きくなる。従って、リセットライン４とメカ後幕３により構成されるスリット幅が、露光開始間もない時と同じスリット幅であったとすると、露光終了間近では、撮影レンズ１１４ａを用いて撮影した場合に露出がオーバーになってしまう。

このように、リセットライン４とメカ後幕３により構成されるスリット幅が常に一定になるようにリセットラインの走査速度及びメカ後幕３の走行速度を調整すると、画像の上部と下部とで露光ムラ（所謂、上下方向の露光ムラ）が発生してしまうのである。

図６（ａ）、（ｂ）は、シャッター制御における電子先幕のリセット走査の走査パターンとメカ後幕の走行パターンとの関係を示す図であり、横軸は時間、縦軸は撮像素子１０４上の下から上への距離（位置）を表している。図６（ａ）において、１２はメカ後幕３の走行曲線を表し、走行開始から徐々に速度が上がる状態を表している。１１は電子先幕のリセットライン４の走査曲線を表す。走査曲線１１と走行曲線１２の時間方向の距離が撮像素子１０４の各ラインの露光時間を表す。図６（ａ）では、撮像素子１０４の下から上に亘って、ほぼ同じ露光時間となっている。撮影レンズ１１４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３の走行曲線とほぼ同じ形状の走査曲線を用いてリセットライン４の走査を制御することで、適正な露光を得ることができる。

しかし、前述したように、撮影レンズの焦点距離が短く、射出瞳距離が短い場合には、射出瞳距離が長い撮影レンズを用いた場合に比べて、レンズを通過した光線の撮像素子１０４への入射角度が、光軸に対して大きな角度となる。そのため、図６（ａ）に示すような制御では、撮像素子１０４の撮像面下部（＝画像の中央より上部）において露出がオーバーとなり、撮像面上部（＝画像の中央より下部）において露出がアンダーとなる。そのため、撮像面下部で露光時間を短くし、撮像面上部で露光時間を長くする。このようにすることで、撮像素子１０４の画素がリセット走査されてから、撮像レンズを介して入射した光から画素が実際にメカ後幕３により遮光されるまでの時間が各画素間で等しくなるように、電子先幕の走査曲線を調整する。例えば、図６（ｂ）に示すように走査曲線１１を１１'に示す走査曲線に補正することが必要となる。

上記補正は、射出瞳位置情報に基づく演算により行うことが可能であるが、射出瞳位置情報に基づく演算のみで補正する場合、メカシャッターの耐久による変動やレンズの射出瞳位置の検出誤差などの影響を受けるため、補正精度に限界がある。従って、このメカシャッターの変動要因、射出瞳位置の検出誤差などの影響を排除する為には、実際の撮影条件下で誤差を検出するキャリブレーション動作が有効になる。

図７は、本実施の形態におけるキャリブレーション動作の手順を示すフローチャートであり、カメラＣＰＵ１１３内に保存されたプログラムに従って行われる。

スイッチユニット１１２内の主電源ＳＷがＯＮになると処理が開始される。ステップＳ１０１において、カメラＣＰＵ１１３は通信接点１２１、１２０を介して、装着されたレンズユニット１０１の射出瞳距離等のレンズ情報をレンズＣＰＵ１１５から取得する。

次のステップＳ１０２において、スイッチユニット１１２内のキャリブレーションＳＷにより、キャリブレーションが指示されているかどうかを判断する。キャリブレーションが指示されていない場合には、走査パターン保持部１５０に保持された電子先幕の走査パターン及び補正データの中から、ステップＳ１０１で取得したレンズ情報に基づいて走査パターン及び補正データを選択する。更に、後述するキャリブレーションにより得られた補正値が記憶されている場合には、その補正値も選択する。そして、選択した走査パターンを、補正データ更には補正値を用いた演算により補正することで、撮影に用いる電子先幕の走査パターンを取得して（ステップＳ１０３）、キャリブレーション処理を終了する。なお、本発明におけるキャリブレーションを行わない場合に撮影に用いる走査パターンの取得方法はこれに限るものではなく、従来行われている方法を適宜用いて走査曲線を取得するように構成しても構わない。

一方、ステップＳ１０２においてキャリブレーションが指示されている場合には、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、ステップＳ１０１で取得したレンズ情報に基づいて走査パターン及び補正データを選択し、選択した走査パターンを補正データを用いた演算により補正する。

ステップＳ１０５では、ブレ検出を開始する。ブレ検出では、ブレ検出部１５２が振動ジャイロと積分演算によりブレの加速度と速度を求め、速度と時間からブレ量を求める。

次に、電子先幕・電子後幕の組み合わせによる所謂ローリング電子シャッターにより撮影を行う（ステップＳ１０６）（第１の撮影工程）。ここでは、メカ後幕の走行パターンに合わせる必要がないため、電子先幕・電子後幕の走査パターンはステップＳ１０４で求めた走査パターンではなく、リセットライン４が等速で移動していく、単純なリニアタイプの走査パターンを用いる。この走査パターンも走査パターン保持部１５０に保持されている。そして、ステップＳ１０６で得られた画像を、１枚目の画像（第１の画像信号）として記憶する（ステップＳ１０７）。

次に、電子先幕・メカ後幕の組み合わせによる２枚目の画像の撮影を行う（ステップＳ１０８）（第２の撮影工程）。ここで使用される電子先幕の走査パターンは、ステップＳ１０４で得られたものである。

そして、ブレ検出部１５２により検出された、１枚目の画像の撮影と２枚目の画像の撮影の間のブレ量を記憶し（ステップＳ１０９）、２枚目の画像（第２の画像信号）を記憶する（ステップＳ１１０）。

次に、ステップＳ１１１において、１枚目の画像または２枚目の画像を複数ブロックに分割し（ここでは、２枚目の画像を分割する場合について説明する。）、各ブロック領域毎に１枚目の画像（１枚目の画像を分割した場合には２枚目のの画像）との対応点を抽出する。ここで、ステップＳ１１１で行われる対応点の抽出処理について、図８を参照して説明する。

２枚目の画像をブロック毎に切り出し、それぞれが１枚目の画像のどこにあたるかを相関を取って検出する。２枚目の画像は電子先幕の走査カーブが適正でない場合があるため、２枚の画像間で輝度が異なることがある。この為、ここで行われる対応点抽出は輝度に依存しない方法で行う。本実施の形態では画像の輪郭抽出を行い、１枚目と２枚目で輪郭同士の相関を取ることで、輝度差の影響を排除する。そして、相関が取れた輪郭の特徴点を、対応点として抽出する。

そして、ステップＳ１１１で得られた２枚の画像の対応点のずれ量が、ステップＳ１０９で記憶されたブレ量に対応しているかを検証し、相関の信頼性の度合いを検証する（ステップＳ１１２）。

図８に示す例では、６５はブレ検出部１５２と対応点抽出部２１の結果が略一致し、対応点情報の信頼性が高い部分で、手ブレによって一律に移動した場合が含まれる。一方、６６はブレ検出部１５２と対応点抽出部２１の結果が異なっている部分で、対応点情報の信頼性が低い場合を示している。ここでは、手ブレに加えて、被写体の移動による被写体ブレが含まれている。ここで、被写体ブレは細かい領域での像変動が含まれる場合が多く、後述するベース輝度の算出時の誤差要因が大きいため、被写体ブレを排除する必要がある。

信頼性の度合いは、例えば、対応点のずれ量とブレ量とを比較し、その差が予め決められた範囲外であれば信頼性が低く、予め決められた範囲内であれば信頼性が高い、といったように判断することができる。勿論、信頼性の度合いの判断の仕方のアルゴリズムはこれに限るものではなく、公知のマッチング処理に用いられる手法を用いても構わない。なお、ここでの予め決められた範囲とは、シャッタースピードに応じて変化させてもよい。これは、シャッタースピードが長い時は、短い時に比べて、時間が長くなる分、被写体ブレの量も大きくなる可能性があるからである。信頼性が、上述したような予め設定されたレベルよりも高いと判断された場合（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進んで、その対応点を記憶してから、ステップＳ１１６に進む。一方、信頼性が予め設定されたレベルよりも低いと判断された場合には（ステップＳ１１３でＮＯ）、ステップＳ１１５においてその対応点情報を破棄し、その対応点を含む領域を無効領域として記憶してから、ステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６では、全てのブロックについて、対応点抽出及び相関の判断を行ったかどうかを判断する。全ブロックについて終了するまでステップＳ１１１〜Ｓ１１５の処理を繰り返し、終了するとステップＳ１１７に進む。

ステップＳ１１７では、キャリブレーションを行うのに十分な、有効な対応点情報が得られているかどうかを判定する。ここでは、例えば、有効な対応点情報が所定数以上有るか、メカ後幕の走行方向の所定範囲毎に少なくとも１つの対応点情報が得られているか（分散状態）、といった、キャリブレーションを行うのに必要な所定条件を満たしているかどうかについて判断を行う。十分な対応点情報が得られていない場合には、不図示のユーザーインタフェースに再キャリブレーション要求表示を出し、ユーザーに再キャリブレーションを促し（ステップＳ１１８）、ステップＳ１０２に戻る。

一方、有効な対応点が十分に得られている場合には、有効点を含む各ブロック領域について、比較部２２により２枚目の画像と１枚目の画像の対応領域同士の輝度差（以下、「ベース輝度」と呼ぶ。）を求める（ステップＳ１２０）。このベース輝度は、画像の像形状及び手ブレによる像の移動による影響を排除した状態の輝度差である。電子先幕の走行曲線が理想的であるならば、全ての対応領域に於いてこの差分は０になる。なお、ここで得られるベース輝度の変化情報は、前述したように破棄された領域の分が欠落するため、離散的な情報である。

そして、求めた有効点を含むブロック領域のベース輝度に基づき、電子先幕の走査パターンの補正量を求める。この時、ライン方向に複数の有効なブロック領域がある場合には、ベース輝度の合計をブロック数で平均する。また、有効なブロック領域が無いラインについては補間演算で求め、走行パターン全体に対する補正量を求める（ステップＳ１２１）。具体的には、例えば、１枚目のベース輝度から２枚目のベース輝度を引いた場合に、差がマイナスであれば、２枚目のベース輝度が明るい、即ち、電子先幕のリセット走査が早かったため、該当するラインのリセット走査が遅くなるように調整する。また、暗い場合には、電子先幕の走査が遅かったので、該当するラインのリセット走査が早くなるように調整する。調整量は、所望の露光時間と、対応領域同士の輝度差の比に基づいて求めることができる。勿論、補正量の算出方法はこれに限るものではなく、ベース輝度が０になるように（つまり、輝度差が縮小するように）調節するのであれば、どのような方法で補正量を求めても構わない。

次に、ステップＳ１２１で求めた補正量を走査パターン保持部１５０に記憶する。実際に撮影を行う際には、撮影に先だってステップＳ１２１で記憶された補正量を用いて電子先幕の走行パターンの補正を行い、補正された走行パターンに基づいて、電子先幕によるリセット動作を行う。

そして、この後、スイッチユニット１１２のレリーズ釦の押下により撮影が指示されると、レンズ情報に基づいて走査パターン及び補正データを選択し、選択した走査パターンを補正データを用いた演算により補正する。上述したように、走査パターンとしては射出瞳位置が無限位置に応じたものが記憶されているので、これをレンズの射出瞳距離に応じた補正データ及び上述したキャリブレーション動作により得られた補正値を用いて補正演算し、撮影に用いる走査パターンを求める。

上記の通り本実施の形態によれば、電子先幕とメカ後幕を用いた撮影のための電子先幕のリセット走査特性を実際の撮影条件下でキャリブレーションする場合に、手ブレや被写体ブレが発生していたとしても、適切な補正値を取得することができる。

なお、上記実施の形態によれば、キャリブレーションＳＷによるキャリブレーション指示が行われている場合に、キャリブレーションを行う場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、キャリブレーション指示に関わらず、カメラの電源ＯＮ時に行うようにしたり、レンズユニットが交換されたときに行うなど、予め何らかの条件を設定しておき、当該条件に基づいてキャリブレーションするように制御してもよい。

また、上記実施の形態では、走査パターン保持部１５０に、射出瞳位置が無限位置に応じた走査パターンと、射出瞳距離に応じた複数の補正データとが記憶されているものとして説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、射出瞳距離などに応じて異なる、複数の走査パターンを予め保持するようにしても良い。その場合、走査パターンを保持するために必要な容量が増えるが、走査パターンを補正データで補正する必要が無くなるため、演算量を減らすことができる。

本発明の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における信号処理回路の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施の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である。 本発明の実施の形態にかかる光学ユニット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である。 本発明の実施の形態にかかる光学ユニット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である。 本発明の実施の形態にかかるシャッターの動作と電荷蓄積時間との関係を示す概念図である。 本発明の実施の形態にかかる電子先幕の走査カーブのキャリブレーション処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る対応点の抽出処理及びその信頼性を説明するための図である。

符号の説明

２１ 対応点抽出部
２２ 比較部
２３ 補正量決定部
１００ カメラ本体
１０１ レンズユニット
１０２ ミラー
１０３ ファインダ光学系
１０４ 撮像素子
１０５ メカシャッター
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
１１４ 撮影レンズ
１１５ レンズＣＰＵ
１１６ レンズ駆動回路
１１７ 絞り駆動回路
１１８ 絞り
１２０、１２１ 通信接点
１５０ 走査パターン保持部
１５１ 表示装置
１５２ ブレ検出部
１５３ メモリ

Claims (7)

1. 入射する光を光量に応じた電荷に変換して画像信号を出力する、複数の画素を有する撮像素子と、
   前記撮像素子を遮光するための幕を有するシャッター手段と、
   前記撮像素子をリセット走査してから予め設定された露光時間の経過後に前記撮像素子から第１の画像信号を順次読み出す制御と、予め設定された走査パターンに基づいて、前記幕の走行方向に前記撮像素子をリセット走査してから前記露光時間の経過後に前記幕を走行させて前記撮像素子を遮光し、前記撮像素子から第２の画像信号を順次読み出す制御とを行う制御手段と、
   前記第１の画像信号と前記第２の画像信号との相関を、当該第１または第２の画像信号が表す画像を分割した複数の分割領域の各領域毎に求める相関手段と、
   前記相関手段により求められた前記相関が予め設定されたレベルよりも高い分割領域の、前記第１の画像信号と前記第２の画像信号との輝度差が縮小するように、前記走査パターンの補正値を求める演算手段と
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記走査パターンを前記演算手段により求めた補正値により補正する補正手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 加速度検出回路を用いて手ブレを検出するブレ検出手段と、
   前記各分割領域における前記第１の画像信号と前記第２の画像信号とのずれ量と、前記ブレ検出手段により検出された手ブレの量との差が、予め設定された範囲内である場合に相関が高いと判断し、予め設定された範囲外である場合に相関が低いと判断する判断手段と
   を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記相関手段により求められた相関が予め設定されたレベルよりも高い分割領域の分散状態が、前記走査パターンの補正値を求めるために必要な予め設定された条件を満たしているかどうかを判定する判定手段を更に有し、
   前記判定手段により前記条件を満たしていないと判定された場合に、前記演算手段は前記補正値の演算を行わないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 複数の走査パターンを記憶する記憶手段を更に有し、
   前記撮像装置で用いられる撮影レンズの射出瞳位置に基づいて、前記第２の画像信号を求める際に用いる前記走行パターンを選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記予め設定された範囲は、シャッタースピードに応じて変化することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
7. 入射する光を光量に応じた電荷に変換して画像信号を出力する、複数の画素を有する撮像素子と、前記撮像素子を遮光するための幕を有するシャッター手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像素子をリセット走査してから予め設定された露光時間の経過後に前記撮像素子から第１の画像信号を順次読み出す第１の撮影工程と、
   予め設定された走査パターンに基づいて、前記幕の走行方向に前記撮像素子をリセット走査してから前記露光時間の経過後に前記幕を走行させて前記撮像素子を遮光し、前記撮像素子から第２の画像信号を順次読み出す第２の撮影工程と、
   前記第１の画像信号と前記第２の画像信号との相関を、当該第１または第２の画像信号が表す画像を分割した複数の分割領域の各領域毎に求める相関工程と、
   前記相関工程で求められた前記相関が予め設定されたレベルよりも高い分割領域の、前記第１の画像信号と前記第２の画像信号との輝度差が縮小するように、前記走査パターンの補正値を求める演算工程と
   を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。

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