JP4144012B2 - Mechanical shutter adjustment method for electronic camera and electronic camera - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子カメラのメカシャッター調整方法に係り、メカシャッターと電子シャッターとを併用して露光時間を制御する電子カメラにおいて、メカシャッター1台1台の制御時間のバラツキを補正する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
撮像素子の電荷蓄積時間を制御するいわゆる電子シャッター機能と機械式シャッター(メカシャッター)と、を併用する電子カメラとしては、例えば、特開平9−83875号公報に開示のものがある。
この種の電子カメラは、撮影前に、本体に備え付けられた液晶モニタなどでプレビュー動画をモニタする場合や、撮影直前に露出計算(AE)する場合には電子シャッター機能のみを使用し、実際に撮影する場合(本撮像時)に限りメカシャッターと電子シャッターとを併用している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の電子カメラには、以下のような課題がある。即ち、メカシャッターには、シャッターの動作を指示する電気的なメカシャター駆動パルスが印加されてから、実際にシャッター動作するまでのメカ遅れがある。この遅れは1台1台異なった値を持ち、シャッターとしてのバラツキになっている。このバラツキを本明細書では機差と呼ぶことにする。
【0004】
この機差を、高精度にある範囲内に押さえ込むことは可能であるが、その結果として非常に高価なシャッターになってしまう。
また、仮に前述の機差をメカシャッター単体で調整したとしても、そのシャッターを実際にカメラに組み込んだ後では、組立に伴う機械的なストレスなどにより、違ったバラツキになってしまうという問題がある。
【0005】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、簡便な手段を用いてメカシャッターのバラツキ(機差)を高精度に調整することができる電子カメラのメカシャッター調整方法、及び電子カメラを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は前記目的を達成するために、撮像素子の電荷蓄積時間を制御する電子シャッターと、撮像素子への入射光路を遮蔽/開放自在なメカシャッターと、を併有する電子カメラにおいて、メカシャッターの閉動作を指示するメカシャッター駆動パルス印加後、実際にメカシャッターが閉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制御時間からのズレを、メカシャッター駆動パルスを印加するタイミング及び電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整によって是正する電子カメラのメカシャッター調整方法であって、前記メカシャッター駆動パルスを印加するタイミングの調整は、前記メカシャッターの閉動作が前記撮像素子の読み出しタイミングよりも前に完了するように行われ、前記電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整は、電子シャッターのみを用い所定の蓄積時間となるように露光時間を制御して予め光量が把握されている光源を撮像し、このとき撮像素子から読み出される出力信号を積算して第1の積算データを取得する工程と、電子シャッター及びメカシャッターを併用して露光時間を制御して前記光源を撮像し、このとき撮像素子から読み出される出力信号を積算して第2の積算データを取得する工程と、を含み、前記第1の積算データと前記第2の積算データとの比較に基づいて、電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整が行われることを特徴としている。
【0007】
即ち、露光時間は、電子シャッターによる電荷蓄積の開始と、メカシャッターの閉動作とによって規定されるものであり、本発明では、1台1台異なるメカシャッターのメカ遅れを考慮して、シャッター駆動の制御系側でメカシャッター駆動パルスの印加タイミングを調整している。こうして、規定露光時間に対する実際の制御時間のズレに相当する時間分だけメカシャッター駆動パルスの印加タイミングを前後にシフトさせることで、実質的にそのズレを補正している。これにより、特別な調整用治具等を用いることなく、簡易に高精度なメカシャッターの調整を行うことができる。
【0008】
また、本発明のように、電子シャッターの制御側で露光開始タイミング(電荷蓄積開始タイミング)を前後調整することによって、規定露光時間に対する実際の制御時間のバラツキを是正することが可能である。これにより、特別な調整用治具等を用いることなく、簡易に高精度なメカシャッターの調整を行うことができる。
【0009】
なお、上述のようなメカシャッター調整を行った場合、実際にそのメカシャッターをカメラに組み込んだ後では、機械的なストレスなどにより、別のバラツキ要因が付加されることも予想される。従って、請求項5に記載の如く、メカシャッターの調整はメカシャッターをカメラに組み込んだ後で調整することが望ましい。この点、本発明のメカシャッター調整方法では、メカシャッターの機差をシャッター駆動制御のタイミングによって調整しているので、カメラに組み込んだ後でも容易に機差の調整が可能である。
【0011】
この場合、請求項6に記載のように、複数のシャッター時間に対応する少なくとも2種類以上の蓄積時間について、電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整を行うことにより、一層高精度な調整ができる。なお、可変絞りを有する電子カメラの場合、絞りに対してメカシャッターの中心が合致していない場合もあり得るので、請求項7に記載の如く、前記電子カメラが可変絞りを有する場合、絞りのF値を変えて少なくとも2種類以上の絞りについて各絞り毎に、電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整を行うことが望ましい。これにより、一層精度の高い調整が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る電子カメラのメカシャッター調整方法の好ましい実施の形態について詳説する。
図1は本発明が適用される電子カメラの構成を示すブロック図である。電子カメラ10は、主として、撮影レンズ12、絞り14、メカシャッター16、固体撮像素子18、アナログ信号処理回路20、A/D変換器22、メイン信号処理部24、メモリ26、D/A変換器28、液晶モニタ30、圧縮/解凍回路32、メモリーカード34、及びコントロール回路36、中央演算処理装置(CPU)38等から構成される。
【0013】
撮影レンズ12は、図上では簡略化して示してあるが、1枚又は複数枚のレンズで構成され、単一の焦点距離(固定焦点)のレンズでも良いし、ズームレンズやステップズームレンズの如く焦点距離可変のものでもよい。この撮影レンズ12はコントロール回路36を介してフォーカス等が制御される。
絞り14は、例えば一枚の絞り板に径の異なる複数の絞り穴が形成されており、図示せぬ電動駆動手段によって絞りの切り替えが自在である。尚、同図では、絞り14は2種類の絞り穴を有する絞り板が示されているが、絞りが固定の場合や、絞りを連続的に変えることができる連続絞りの場合、或いは、シャッターと絞りとが共用となっている形態も可能である。
【0014】
メカシャッター16は、固体撮像素子18の入射光路に進退自在な遮光板から成り、コントロール回路36を介して制御される図示せぬ電動駆動手段によって固体撮像素子18の入射光路を遮蔽/開放する。
固体撮像素子18は、公知の2次元型撮像デバイス(面撮像デバイス)が用いられる。撮像デバイスは、CCD型、MOS型、CID型など様々な形態があり、何れの形態の撮像デバイスを採用してもよいが、本実施の形態においては、光電変換素子(フォトセンサ)が2次元的に配列され、各センサで蓄積された信号電荷が垂直転送路及び水平転送路を介して出力されるインターライン型CCD撮像素子が採用される。
【0015】
また、この固体撮像素子18は、不要電荷排出用の掃出ドレインが設けられ、シャッターゲートパルスによって読出ゲートを駆動することにより、各センサで蓄積した信号電荷を掃出ドレイン(CCD基板)に掃き捨てることができる。即ち、この撮像デバイスは、シャッターゲートパルスによって各センサに蓄積される電荷の蓄積時間(シャッタースピード)を制御する、いわゆる電子シャッター機能を有している。
【0016】
撮影レンズ12を通ってきた光は、絞り14とメカシャッター16とで規制され、固体撮像素子18上に投影される。このとき、固体撮像素子18はコントロール回路36を介して電子シャッター機能により電荷の蓄積時間が制御される。固体撮像素子18の受光面に結像された被写体像は、各センサで光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換され、撮像出力信号として順次読み出された後、アナログ信号処理回路20に供給される。
【0017】
アナログ信号処理回路20は、CDSクランプ回路やゲイン調整回路等を含み、固体撮像素子18から入力した撮像出力信号(アナログ電気信号)をコントロール回路36の制御に基づいて適宜処理する。アナログ信号処理回路20から出力された信号はA/D変換器22によってデジタル信号に変換された後、メイン信号処理部24へと加えられる。
【0018】
メイン信号処理部24は、ゲイン調節部40、オフセット回路42、AE用積算回路44、ヒストグラム生成部46及びデジタル信号処理回路48等から成る。A/D変換器22から出力されたデータは、ゲイン調節部40及びオフセット回路42を経由してAE用積算回路44、ヒストグラム生成部46、及びデジタル信号処理回路48へ加えられる。
【0019】
AE用積算回路44は、A/D変換器22から得た1画面分の撮像出力信号(R,G,Bのデジタル信号)を積算する。こうして得られた積算値は1画面分の明るさを示すデータに相当しており、この積算値に基づいて電子シャッターの制御等の露光制御が行われる。
ヒストグラム生成部46は、A/D変換器22から得た1画面分のデータから信号レベルに対する撮像素子信号の積算値の分布を示すヒストグラムを作成する。そして、このヒストグラム演算に基づいてゲイン値やオフセット値が決定され、CPU38からコントロール回路36を介してゲイン及びオフセットが制御される。
【0020】
このように、ゲインとオフセットのコントロールを経由した信号は、デジタル信号処理回路48に加えられる。デジタル信号処理回路48は、輝度(Y)信号生成回路、及び色差(C)信号生成回路を含み、オフセット回路42から入力した信号をY/C信号処理する。そして、デジタル信号処理回路48でY/C信号処理された画像データはメモリ26に一時蓄積される。
【0021】
このメモリ26に記憶された画像データはデコードした後、D/A変換器28でアナログ信号に変換され、画像表示手段としての液晶モニタ30に供給される。こうして、液晶モニタ30には固体撮像素子18が捉えた映像が表示される。この液晶モニタ30には、図示せぬシャッターボタンの押圧等によって発せられる撮影開始信号に基づいて撮影した静止画が表示される他、撮影開始信号入力前の映像(スルー動画、或いは間欠画)も表示される。尚、D/A変換器28でアナログ信号に変換された信号は、ビデオ出力端子等の外部映像出力として取り出すことができる。
【0022】
また、撮影開始信号の入力に呼応して応じて取得した本撮像の画像データは、メモリ26から圧縮/解凍回路32に導かれ、ここで所定の形式(例えば、JPEG)に従って圧縮処理された後、記録媒体としてのメモリーカード34に記録される。なお、記録媒体の形態は、スマートメディアやICカード等、種々の形態が可能である。
【0023】
メモリーカード34に保存した画像データはCPU38を介して呼び出しが可能であり、呼び出した画像データは圧縮/解凍回路32で解凍再生処理された後、メモリ26、D/A変換器28を介して液晶モニタ30に出力され、または、図示せぬビデオ信号出力端子等に供給され、他の外部機器に出力可能である。
CPU38は、コントロール回路36、AE用積算回路44、ヒストグラム生成部46、デジタル信号処理回路48、メモリ26、及びメモリーカード34等と接続されており、所定のアルゴリズムに従って露出値、フォーカス位置等の各種演算を行い、自動露光制御、オートフォーカス、オートストロボ、オートホワイトバランス等の制御を総括的に管理する。また、CPU38はレリーズボタンやモード設定手段等の図示せぬ操作部から入力される各種入力信号に基づいて、該当する回路を制御する。
【0024】
オートフォーカス手段は種々の形態が可能であるが、例えば、画像信号から被写体像の鮮鋭度を示す焦点評価値を演算し、その焦点評価値を利用して基づいてフォーカス位置を算出する。そして、算出したフォーカス位置に従ってフォーカス駆動回路(不図示)を介して撮影レンズ12を制御し、フォーカス位置を設定する。その他、AFセンサなど公知の測距手段を用いてもよい。
【0025】
一方、AE用積算回路44で得たAE積算値はCPU38に通知され、CPU38において露光時間を示す露出制御値が算出される。そして、得られた露出制御値はCPU38からコントロール回路36に通知され、コントロール回路36を介して自動露光制御、オートストロボ、オートホワイトバランス等の制御が行われる。
【0026】
コントロール回路36は、CPU38から通知された露出制御値に基づいて固体撮像素子18の駆動回路を制御し、固体撮像素子18の電荷蓄積時間、即ち、電子シャッター値を設定すると共に、絞り14の選択、メカシャッター16の開閉タイミング等を制御する。このように、電子カメラ10の露光制御は全て自動的に行われる。
【0027】
上記の如く構成された電子カメラにおいて、AEやプレビュー時は、メカシャッター16は開放したままで、電子シャッターのみを使用して固体撮像素子18の電荷蓄積時間(即ち、露出時間)の制御を行い、本撮影時(記録画像の取り込み時)には、メカシャッター16と電子シャッターとを併用して撮影を行うようになっている。
【0028】
図2には、本撮像時の撮影シーケンスのタイミングチャートが示されている。同図中、VDは垂直駆動パルス、HDは水平駆動パルスである。垂直駆動パルスの周期は、固体撮像素子18から信号を読み出す読出周期Tv に相当している。一方、水平駆動パルスの周期は水平走査期間(1H)に相当している。
同図に示したように、本撮像の開始前からメカシャッター16は開放状態にあり、垂直駆動パルスの入力後、時刻t1 から電荷の蓄積が開始される。時刻t1 で電荷蓄積開始後、時刻t2 にシャッター駆動パルスがハイ(H)になり、シャッター駆動が指示される。そして、一定のメカ的な遅れの後に、実際にメカシャッター16が閉じ固体撮像素子18を遮光する。
【0029】
したがって、現実の露光時間は、電子シャッターによる電荷蓄積開始時(時刻t1 )から、メカシャッターが閉じる時(t3 )までの時間となる。かかる露光によって得られた電荷蓄積信号は、次の垂直駆動パルスに同期する読み出し期間中に読み出されることになる。そして、読み出し後の適当な時期にメカシャッター16は開放状態に戻される。
【0030】
メカシャッター16と電子シャッターとを併用する本撮像では、露光の終了はメカシャッター16による遮光で規定されるために、露光終了後は固体撮像素子18に光が入射しない。従って、本撮像では原理的にスミアは発生しない。
これに対し、図3に示すように、プレビュー動画の表示中(モニタ時)や、本撮像に先立って行われる測光時(AE時)には、メカシャッター16は開放したままであり、露光期間は電子シャッターのみで規定される。従って、電子シャッターによる電荷蓄積時間(Te )終了後(露光終了後)にも固体撮像素子18には光が入射し続ける。即ち、図4に示したように、次の垂直駆動パルスに同期する読み出し期間(Tv )中に固体撮像素子18に光が当たり続け、これが固体撮像素子18の垂直転送路(垂直転送CCD)に漏れ込み、スミアが発生する。
【0031】
図2でも説明したが、メカシャター16は電気的なメカシャッター駆動パルスが印加されてから、実際にメカシャッター16が動き出すまでのメカ遅れがある。この遅れは、メカシャッターの1台1台についてそれぞれ固有の値であり、個体間の相違がある。従来であれば、このバラツキ(機差)は、メカシャッターの製造過程において、ある所定の範囲内に収まるように調整されるものであるが、これでは、コスト高になるという問題がある。
【0032】
そこで、本実施の形態では、メカシャッターに機差があることを前提として、これをカメラに組み込んだ後に、カメラ全体として調整を行い低コスト化を図っている。
ここで、本電子カメラ10におけるメカシャッター16の調整方法の手順について説明する。
【0033】
先ず、メカシャッター10をカメラに取り付け、図5に示すように、固体撮像素子18の垂直駆動周期(1V)を超えない範囲で、最長のシャッター時間となるようにメカシャッター駆動パルスの位置(印加タイミング)を設定する。このメカシャッター駆動パルスの位置は、垂直駆動パルス(VD)を基準として、垂直駆動パルス(VD)からの遅れ時間で調整される。なお、実際には、シャッター時間を垂直駆動周期のギリギリ内側に調整するのは困難であるので、ある程度の余裕を持って調整することになる。
【0034】
また、メカシャッター16の閉動作には実際上一定の時間を要するので、シャッターの閉じ始めの時刻と、閉じ終わりの時刻との中間点を「シャッターの閉じ時間」として定義し、シャッターの動作的な閉じ(実際の閉じ動作)は、「光学的な閉じ」と呼んで両者を区別する。
一般に、メカシャッター16をカメラ内部に組み込んだ後、メカシャッター16の動作を検出することは困難である。この点、本例では、以下のようにメカシャッター16の動作を検出する。
【0035】
即ち、明らかに、メカシャッター16の光学的な閉じ時間が撮像素子の読み出し開始タイミングよりも後になるように、コントロール回路36からシャッター駆動パルスを送出し、AE用積算回路44の出力を得る。その後、シャッター駆動パルスの出力タイミングを徐々に時間的に前にずらしながら(シフトさせながら)、AE用積算回路44の出力を得る。
【0036】
図6には、シャッター駆動パルスのタイミングを移動させながらAE用積算回路44の出力を監視した様子が示されている。同図に示したように、シャッター駆動パルスのタイミングの移動量と、AE用積算回路44の出力(積算値)との関係を追ってみると、メカシャッター16の光学的な閉じ時間が撮像素子の読み出しタイミング付近に到達するまではAE用積算回路44の出力は略一定値を示す。そして、メカシャッター16の光学的な閉じ時間が撮像素子の読み出しタイミング付近に到達した時点でAE用積算回路44の出力が減り始め、メカシャッター16の光学的な閉じ時間が撮像素子の読み出しタイミングの前になった時点から、メカシャッター16のシャッター駆動パルスの移動量に比例してAE用積算回路44の出力(積算値)が減少するようになる。
【0037】
メカシャッター調整時には、同図6に示したような積算値の変化を基に、メカシャッター16の光学的な閉じが、撮像素子の読み出しタイミングよりも前に完了するように、余裕をもって調整する。
そして、かかるメカシャッター16の調整後に電子シャッターの調整を行う。以下、電子シャッターの調整手順を説明する。
【0038】
電子シャッターで、例えば、1/512秒(このカメラでメカシャッター16を使って制御可能な最高速)に相当する蓄積時間になるように撮像素子を駆動し、基準となる輝度箱など光量の基地の光源を撮像する。そして、その撮像素子から読み出される出力信号の積算値(基準積算値)を得る。その後、電子シャッターの露光開始位置(電荷蓄積開始タイミングに相当)を変えながらながら、メカシャッター16と電子シャッターとを併用して同じ光源を撮像し、撮像素子の信号積算値を得る。
【0039】
先にメカシャッター16を用いず、電子シャッターのみを使用して得た撮像信号の積算値(以下、基準積算値という。)と、電子シャッターの露光開始位置(電荷蓄積開始タイミング)を変えながらながらメカシャッターを併用して得た信号積算値とを比較し、基準積算値と最も近い値を示す信号積算値が得られた露光開始位置を電子シャッターの基準位置として設定する。
【0040】
このような設定を行った後は、1/512秒よりも長い露光を行う場合には、この電子シャッターの基準位置を基準として、露光開始位置を長くする時間の分だけ前にシフトさせればよい。
ところで、図3及び図4で説明したが、メカシャッター16と電子シャッターとを併用する場合には、露光終了後に固体撮像素子18に光が入射しなためスミアは発生しないが、電子シャッターのみで露光期間を制御する場合には電子シャッターによる電荷蓄積時間終了後(露光終了後)にも固体撮像素子18には光が入射し続けスミアが発生する。従って、より高精度な電子シャッターの調整を行うには、スミア補正を行ってスミア成分を除去したデータを用いることが望ましい。
【0041】
次に、スミア補正の一例を説明する。
撮影レンズ12を通して固体撮像素子18の受光面に光が入射すると、固体撮像素子の各光電変換素子には、その部分に入射した光の強さに応じた信号電荷が徐々に発生する。こうして、一定の時間蓄積された信号電荷は、撮像駆動回路から加えられる読出ゲートパルスによって一斉に垂直転送CCDに移され、垂直転送パルスの印加によって垂直転送される。そして、垂直転送CCDの最終段まで転送されてきた信号電荷は、水平転送CCDに移され、水平転送パルスの印加により、出力部を介して信号電圧として取り出される。
【0042】
通常、撮像駆動回路は、垂直駆動パルス(VD)に同期した読出ゲートパルスを出力して、読出周期Tv 毎に撮像出力信号を読み出している。この場合、露出値の算出に応じて電子シャッター値(Te )が読出周期Tv よりも高速側に設定されると、読出ゲートパルスの印加に先立って不要電荷を排出するためのシャッターゲートパルスが読出ゲートに印加され、不要電荷がCCDの基板に掃き捨てられる。そして、その後電子シャッター値が示す所定の電荷蓄積時間Te で蓄積された信号電荷が読出ゲートパルスによって読み出される。こうして、読み出されたデータを全画素について積算して1画面分の光量データを得る。
【0043】
これに対して、スミアを測定する場合には、読出周期Tv 毎に出力されている読出ゲートパルスを強制的にオフし、光電変換素子の信号電荷を垂直転送CCD(転送路)に移さないまま、垂直転送CCD及び水平転送CCDだけを駆動して出力部から出力信号を取り出す。
このように、読出ゲートパルスをオフした状態で得られた撮像出力信号は、光電変換素子に蓄積した信号電荷の成分を含まず、垂直転送CCDに漏れ込んだスミア成分だけが含まれている。こうして、読み出されたデータを全画素について積算して1画面分のスミアが測定される。
【0044】
このように、読出ゲートパルスを止めてスミアデータを求めた後、通常のように、電子シャッターを使って撮像し、得られた積算データ(スミアを含むデータ)から、先程のスミアの積算値(スミアデータ)を減算することにより、スミア成分を除去した積算値が得られる。
このように、スミア成分を除去したデータを用いて電子シャッターの調整を行うことにより、一層高精度の調整が可能となる。
【0045】
本実施の形態に係る電子カメラのメカシャッター調整方法によれば、撮像素子の読み出しタイミングの直前付近においてメカシャターの光学的な閉じを確実に行うように調整することができ、撮像素子に不要電荷が蓄積される時間が少なく、スミア(雑音)の発生を抑制することができる。また、一度シャッター駆動パルスの印加タイミングを決定すれは、撮像素子の蓄積時間は、電子シャッターの露光開始タイミングだけで制御できるというメリットがある。
【0046】
続いて、本発明の他の実施の形態について言及する。
メカシャッター16のメカ遅れに機差があると言っても、この機差はある範囲内に収まるはずである。そこで、図7に示すように、個体間でばらつくメカシャッターのメカ遅れの最短と最長とを想定して、メカシャッターのメカ遅れがこの最短と最長とで規定される範囲内に収まっているものとの前提に立って、確実に撮像素子の読み出しタイミングよりも前にシャッターの光学的な閉じが行われると推定されるタイミングに、シャッター駆動パルスの印加タイミング(シャッター駆動開始位置)を設定する。
【0047】
そして、この設定後に、前述した方法と同様の手順で電子シャッターの調整を行う。このとき、スミアの成分を除去したデータを用いる点も同様である。かかる方法によれば、メカシャッターの細かい調整工程を省略することができ、調整作業が簡単になるという利点がある。
上述した各実施の形態における電子シャッターの調整は、1つのシャッター時間について行うだけでなく、異なるシャッター時間について複数回で行うことが望ましい。これは、電子シャッターの調整は、ある限られた時間的なステップ毎にしか行えないため(例えば、1水平駆動周期単位)、1点だけの調整では誤差が生じる可能性があるからである。従って、2点、或いはそれ以上の複数点で調整を行えば、誤差を少なくすることができ、一層高精度な調整が可能となるからである。
【0048】
また、図1の絞り14のように、電子カメラ10に可変絞りが用いられている場合には、絞りも変えて調整を行うことが望ましい。これは、絞りの中心が必ずしも光軸の中心と一致しているとは限らず、システムによっては光軸の中心からズレた位置に絞りが配置される場合もあり得るし、組み付け誤差によって絞りが光軸の中心に位置しない場合もある他、シャッターが必ずしも中心対称でない場合も考えられるからである。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る電子カメラのメカシャッター調整方法によれば、メカシャッター1台1台のメカ遅れに起因する露光制御時間のバラツキを、メカシャッター駆動パルスを印加するタイミング及び電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングを前後に適宜シフトして調整することによって是正するようにしたので、従来必要とされていたメカシャッターの調整治具等が不要になり、カメラの機能を利用して簡易かつ高精度にメカシャッターの調整を行うことができる。
【0050】
また、本発明を用いれば、メカシャッターの精度を必要以上に上げることなく、高精度のAEを行って撮影ができる電子カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される電子カメラの構成を示すブロック図
【図2】本撮像時の撮影シーケンスを示すタイミングチャート
【図3】プレビュー時及びAE時のシーケンスを示すタイミングチャート
【図4】スミアの発生原因を説明するために用いた電子シャッター使用時の露光時間と読み出し期間の関係を示すタイミングチャート
【図5】垂直駆動周期を超えないシャッター時間の設定の様子を示すタイミングチャート
【図6】メカシャッター駆動パルスの印加タイミングと撮像素子の信号積算値との関係を示すグラフ
【図7】本発明に係る電子カメラのシャッター調整方法の他の実施の形態を説明するために用いたタイミングチャート
【符号の説明】
10…電子カメラ
12…撮影レンズ
14…絞り
16…メカシャッター
18…固体撮像素子
20…アナログ信号処理回路
22…A/D変換器
28…D/A変換器
30…液晶モニタ
36…コントロール回路
38…中央演算処理装置(CPU)
44…AE用積算回路
46…ヒストグラム生成部
48…デジタル信号処理回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mechanical shutter adjustment method for an electronic camera, and more particularly to a method for correcting variations in the control time of each mechanical shutter in an electronic camera that controls exposure time by using both a mechanical shutter and an electronic shutter.
[0002]
[Prior art]
An electronic camera that uses both a so-called electronic shutter function for controlling the charge accumulation time of the image sensor and a mechanical shutter (mechanical shutter) is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-83875.
This type of electronic camera uses only the electronic shutter function when monitoring a preview video on a liquid crystal monitor or the like provided on the main body before shooting, or when calculating exposure (AE) immediately before shooting. The mechanical shutter and electronic shutter are used in combination only when shooting (during actual imaging).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such conventional electronic cameras have the following problems. That is, the mechanical shutter has a mechanical delay from when an electrical mechanical shutter driving pulse for instructing the operation of the shutter is applied to when the shutter is actually operated. This delay has a different value for each unit, and varies as a shutter. This variation is referred to as a machine difference in this specification.
[0004]
Although it is possible to suppress this machine difference within a certain range with high accuracy, the result is a very expensive shutter.
In addition, even if the above-mentioned machine difference is adjusted by a mechanical shutter alone, there is a problem that after the shutter is actually incorporated into the camera, it may vary due to mechanical stress associated with assembly. .
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a mechanical shutter adjustment method for an electronic camera capable of adjusting the variation (mechanical difference) of the mechanical shutter with high accuracy using simple means. And electronic cameras The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electronic camera having both an electronic shutter for controlling a charge accumulation time of the image pickup device and a mechanical shutter capable of shielding / opening an incident optical path to the image pickup device. The deviation from the specified exposure control time caused by the mechanical delay between the mechanical delay until the mechanical shutter is actually closed after applying the mechanical shutter drive pulse to instruct the mechanical shutter closing operation. The Applied Do timing And charge accumulation start timing by electronic shutter Correct by adjusting A mechanical shutter adjustment method for an electronic camera, wherein the adjustment of the timing for applying the mechanical shutter driving pulse is performed so that the closing operation of the mechanical shutter is completed before the readout timing of the image sensor. The charge accumulation start timing by the shutter is adjusted by using only an electronic shutter to control the exposure time so that the predetermined accumulation time is obtained, and imaging a light source whose amount of light has been grasped in advance, and an output signal read from the image sensor at this time To obtain the first integrated data, and to use the electronic shutter and the mechanical shutter together to control the exposure time to image the light source, and at this time the output signal read from the image sensor is integrated to Obtaining the integrated data of two, and based on a comparison between the first integrated data and the second integrated data. Te, the adjustment of the charge accumulation start timing by the electronic shutter is carried out It is characterized by that.
[0007]
That is, the exposure time is defined by the start of charge accumulation by the electronic shutter and the closing operation of the mechanical shutter. In the present invention, the shutter driving is performed in consideration of the mechanical delay of different mechanical shutters. The control timing of the mechanical shutter drive pulse is adjusted on the control system side. In this way, by shifting the application timing of the mechanical shutter drive pulse back and forth by the time corresponding to the deviation of the actual control time with respect to the specified exposure time, the deviation is substantially corrected. Thereby, it is possible to easily adjust the mechanical shutter with high accuracy without using a special adjustment jig or the like.
[0008]
Also, as in the present invention, To adjust the exposure start timing (charge accumulation start timing) back and forth on the electronic shutter control side Therefore It is possible to correct the variation in the actual control time with respect to the specified exposure time. Thereby, it is possible to easily adjust the mechanical shutter with high accuracy without using a special adjustment jig or the like.
[0009]
In addition, When the mechanical shutter adjustment as described above is performed, it is expected that another variation factor is added due to mechanical stress after the mechanical shutter is actually incorporated into the camera. Therefore, the claims 5 As described above, it is desirable to adjust the mechanical shutter after the mechanical shutter is incorporated into the camera. In this respect, in the mechanical shutter adjustment method of the present invention, the mechanical difference of the mechanical shutter is adjusted by the timing of the shutter drive control, so that the mechanical difference can be easily adjusted even after being incorporated into the camera.
[0011]
In this case, the claim 6 For at least two types of accumulation time corresponding to a plurality of shutter times as described in , Electric By adjusting the charge accumulation start timing by the sub shutter, the adjustment can be made with higher accuracy. In the case of an electronic camera having a variable aperture, the center of the mechanical shutter may not match the aperture. 7 As described above, when the electronic camera has a variable aperture, at least two types of apertures are changed for each aperture by changing the F value of the aperture. , Electric It is desirable to adjust the charge accumulation start timing by the child shutter. Thereby, adjustment with higher accuracy becomes possible.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a mechanical shutter adjusting method for an electronic camera according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electronic camera to which the present invention is applied. The
[0013]
Although the
In the
[0014]
The
A known two-dimensional imaging device (surface imaging device) is used for the solid-
[0015]
Further, the solid-
[0016]
The light passing through the photographing
[0017]
The analog
[0018]
The main
[0019]
The
The histogram generation unit 46 creates a histogram indicating the distribution of the integrated value of the image sensor signal with respect to the signal level from the data for one screen obtained from the A /
[0020]
In this way, the signal that has passed through the gain and offset control is applied to the digital signal processing circuit 48. The digital signal processing circuit 48 includes a luminance (Y) signal generation circuit and a color difference (C) signal generation circuit, and performs Y / C signal processing on the signal input from the offset
[0021]
The image data stored in the
[0022]
Also, the actual image data acquired in response to the input of the shooting start signal is guided from the
[0023]
The image data stored in the
The
[0024]
The autofocus means can take various forms. For example, the focus evaluation value indicating the sharpness of the subject image is calculated from the image signal, and the focus position is calculated based on the focus evaluation value. Then, the photographing
[0025]
On the other hand, the AE integrated value obtained by the
[0026]
The
[0027]
In the electronic camera configured as described above, at the time of AE or preview, the
[0028]
FIG. 2 shows a timing chart of a shooting sequence at the time of actual imaging. In the figure, VD is a vertical drive pulse, and HD is a horizontal drive pulse. The cycle of the vertical drive pulse corresponds to the readout cycle Tv for reading a signal from the solid-
As shown in the figure, the
[0029]
Therefore, the actual exposure time is the time from the start of charge accumulation by the electronic shutter (time t1) to the time when the mechanical shutter is closed (t3). The charge accumulation signal obtained by such exposure is read during a read period synchronized with the next vertical drive pulse. The
[0030]
In the main imaging using both the
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
[0031]
As described with reference to FIG. 2, the
[0032]
Therefore, in the present embodiment, on the assumption that there is a difference in mechanical shutter, the camera is adjusted as a whole after being incorporated in the camera, thereby reducing the cost.
Here, a procedure of a method for adjusting the
[0033]
First, the
[0034]
In addition, since the
In general, it is difficult to detect the operation of the
[0035]
That is, obviously, the shutter drive pulse is sent from the
[0036]
FIG. 6 shows a state in which the output of the
[0037]
At the time of mechanical shutter adjustment, adjustment is made with a margin so that the optical closing of the
Then, after the
[0038]
For example, the image sensor is driven by an electronic shutter so that the accumulation time corresponds to 1/512 seconds (the highest speed that can be controlled using the
[0039]
While changing the integrated value (hereinafter referred to as the reference integrated value) of the image pickup signal obtained by using only the electronic shutter without using the
[0040]
After performing such setting, if exposure is performed for longer than 1/512 seconds, the exposure start position should be shifted forward by using the reference position of the electronic shutter as a reference. Good.
As described with reference to FIGS. 3 and 4, when the
[0041]
Next, an example of smear correction will be described.
When light enters the light receiving surface of the solid-
[0042]
Usually, the imaging drive circuit outputs a readout gate pulse synchronized with the vertical drive pulse (VD), and reads out an imaging output signal every readout cycle Tv. In this case, when the electronic shutter value (Te) is set at a higher speed than the read cycle Tv in accordance with the calculation of the exposure value, a shutter gate pulse for discharging unnecessary charges prior to the application of the read gate pulse is read out. It is applied to the gate and unnecessary charges are swept away to the CCD substrate. Thereafter, the signal charge accumulated for a predetermined charge accumulation time Te indicated by the electronic shutter value is read by the read gate pulse. In this way, the read data is integrated for all pixels to obtain light amount data for one screen.
[0043]
On the other hand, when measuring smear, the readout gate pulse output every readout cycle Tv is forcibly turned off, and the signal charge of the photoelectric conversion element is not transferred to the vertical transfer CCD (transfer path). Only the vertical transfer CCD and the horizontal transfer CCD are driven to take out an output signal from the output unit.
Thus, the imaging output signal obtained with the readout gate pulse turned off does not include the signal charge component accumulated in the photoelectric conversion element, but includes only the smear component leaked into the vertical transfer CCD. In this way, the read data is integrated for all pixels, and smear for one screen is measured.
[0044]
Thus, after the readout gate pulse is stopped and smear data is obtained, the image is taken using an electronic shutter as usual, and the accumulated value of the previous smear (data including smear) is obtained from the obtained accumulated data (data including smear). By subtracting (smear data), an integrated value from which smear components have been removed is obtained.
As described above, by adjusting the electronic shutter using the data from which the smear component has been removed, it is possible to perform adjustment with higher accuracy.
[0045]
According to the mechanical shutter adjustment method of the electronic camera according to the present embodiment, the mechanical shutter can be adjusted to be surely optically closed in the vicinity immediately before the readout timing of the image sensor, and unnecessary charges are generated in the image sensor. Accumulation time is small and the occurrence of smear (noise) can be suppressed. Further, once the shutter drive pulse application timing is determined, there is an advantage that the accumulation time of the image sensor can be controlled only by the exposure start timing of the electronic shutter.
[0046]
Subsequently, another embodiment of the present invention will be described.
Even if there is a machine difference in the mechanical delay of the
[0047]
After this setting, the electronic shutter is adjusted in the same procedure as described above. At this time, the same applies to the point of using data from which smear components have been removed. This method has the advantage that the fine adjustment process of the mechanical shutter can be omitted, and the adjustment work is simplified.
The adjustment of the electronic shutter in each of the above-described embodiments is desirably performed not only for one shutter time but also for a plurality of times for different shutter times. This is because the electronic shutter can be adjusted only for each limited time step (for example, one horizontal drive cycle unit), and an adjustment with only one point may cause an error. Therefore, if adjustment is performed at two or more points, the error can be reduced and adjustment with higher accuracy can be achieved.
[0048]
Further, when a variable aperture is used in the
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the mechanical shutter adjustment method of the electronic camera according to the present invention, the variation in the exposure control time caused by the mechanical delay of each mechanical shutter can be reduced by the mechanical shutter drive pulse. The Applied Do timing as well as Electronic shutter by Since the charge accumulation start timing is adjusted by appropriately shifting it back and forth, the mechanical shutter adjustment jig, which has been required in the past, is no longer necessary. The mechanical shutter can be adjusted accurately.
[0050]
Further, according to the present invention, it is possible to provide an electronic camera that can perform photographing with high precision AE without increasing the precision of the mechanical shutter more than necessary.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic camera to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a timing chart showing a shooting sequence during main imaging.
FIG. 3 is a timing chart showing a sequence during preview and AE.
FIG. 4 is a timing chart showing the relationship between an exposure time and a readout period when using an electronic shutter used to explain the cause of smear.
FIG. 5 is a timing chart showing how the shutter time is set so as not to exceed the vertical drive cycle
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the mechanical shutter drive pulse application timing and the signal integrated value of the image sensor;
FIG. 7 is a timing chart used to explain another embodiment of a shutter adjustment method for an electronic camera according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10. Electronic camera
12 ... Photography lens
14 ... Aperture
16 ... Mechanical shutter
18 ... Solid-state imaging device
20 ... Analog signal processing circuit
22 ... A / D converter
28 ... D / A converter
30 ... LCD monitor
36 ... Control circuit
38 ... Central processing unit (CPU)
44 ... Integration circuit for AE
46. Histogram generator
48. Digital signal processing circuit
Claims (8)
メカシャッターの閉動作を指示するメカシャッター駆動パルス印加後、実際にメカシャッターが閉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、メカシャッター駆動パルスを印加するタイミング及び電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整によって是正する電子カメラのメカシャッター調整方法であって、
前記メカシャッター駆動パルスを印加するタイミングの調整は、前記メカシャッターの閉動作が前記撮像素子の読み出しタイミングよりも前に完了するように行われ、
前記電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整は、
電子シャッターのみを用い所定の蓄積時間となるように露光時間を制御して予め光量が把握されている光源を撮像し、このとき撮像素子から読み出される出力信号を積算して第1の積算データを取得する工程と、
電子シャッター及びメカシャッターを併用して露光時間を制御して前記光源を撮像し、このとき撮像素子から読み出される出力信号を積算して第2の積算データを取得する工程と、
を含み、
前記第1の積算データと前記第2の積算データとの比較に基づいて、電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整が行われることを特徴とする電子カメラのメカシャッター調整方法。In an electronic camera having both an electronic shutter that controls the charge accumulation time of the image sensor and a mechanical shutter that can shield / open the incident optical path to the image sensor,
After applying the mechanical shutter drive pulse to instruct the mechanical shutter closing operation, the timing from which the mechanical shutter drive pulse is applied to the deviation from the specified exposure time caused by the mechanical delay between the mechanical delay until the mechanical shutter actually closes And a mechanical shutter adjustment method for an electronic camera that is corrected by adjusting the charge accumulation start timing by the electronic shutter ,
The adjustment of the timing of applying the mechanical shutter drive pulse is performed so that the closing operation of the mechanical shutter is completed before the readout timing of the image sensor,
Adjustment of the charge accumulation start timing by the electronic shutter is
Using only an electronic shutter, the exposure time is controlled so that a predetermined accumulation time is obtained, and a light source whose amount of light is grasped in advance is imaged. At this time, output signals read from the image sensor are integrated to obtain first integrated data. A process of acquiring;
A step of taking an image of the light source by controlling an exposure time using an electronic shutter and a mechanical shutter together, and obtaining second integrated data by integrating output signals read from the image sensor at this time;
Including
A mechanical shutter adjustment method for an electronic camera, wherein the charge accumulation start timing is adjusted by an electronic shutter based on a comparison between the first integrated data and the second integrated data .
前記スミア成分が除去された前記第1の積算データと前記第2の積算データとの比較に基づいて、電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整が行われることを特徴とする請求項1に記載の電子カメラのメカシャッター調整方法。The charge accumulation start timing is adjusted by an electronic shutter based on a comparison between the first integrated data from which the smear component has been removed and the second integrated data. Mechanical shutter adjustment method for electronic cameras.
電子シャッターのみを用い所定の蓄積時間となるように露光時間を制御して予め光量が把握されている光源を撮像し、前記撮像素子の光電変換素子に蓄積された信号電荷の読み出しの開始を指示する読出信号を出力して、このとき撮像素子から読み出される出力信号を積算して第1の積算データを取得する工程と、Use only an electronic shutter to control the exposure time so that a predetermined accumulation time is obtained, image a light source whose amount of light is known in advance, and instruct to start reading the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element of the image sensor Outputting a readout signal to be acquired and integrating the output signals read out from the image sensor at this time to obtain first integration data;
前記第1の積算データと同一の露光条件で前記光源を撮像し、前記読出信号の出力をオフにして、このとき撮像素子から読み出される出力信号を積算して前記第1の積算データに含まれるスミア成分を取得する工程と、The light source is imaged under the same exposure conditions as the first integrated data, the output of the readout signal is turned off, and the output signal read from the image sensor at this time is integrated and included in the first integrated data Obtaining a smear component;
前記第1の積算データから前記スミア成分を除去する工程と、Removing the smear component from the first integrated data;
電子シャッター及びメカシャッターを併用して露光時間を制御して前記光源を撮像し、このとき撮像素子から読み出される出力信号を積算して第2の積算データを取得する工程と、A step of taking an image of the light source by controlling an exposure time using an electronic shutter and a mechanical shutter together, and obtaining second integrated data by integrating output signals read from the image sensor at this time;
を含み、Including
前記スミア成分が除去された前記第1の積算データと前記第2の積算データとの比較に基づいて、電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整が行われることを特徴とする請求項1に記載の電子カメラのメカシャッター調整方法。The charge accumulation start timing is adjusted by an electronic shutter based on a comparison between the first integrated data from which the smear component has been removed and the second integrated data. Mechanical shutter adjustment method for electronic cameras.
前記メカシャッター駆動パルスの出力タイミングを徐々に時間的にずらしながら、前記出力タイミング毎に前記撮像素子から読み出される出力信号を積算して第3の積算データThird output data is obtained by integrating the output signals read from the image sensor at each output timing while gradually shifting the output timing of the mechanical shutter drive pulse in time. を取得する工程を含み、Including the step of obtaining
前記メカシャッター駆動パルスの印加タイミングと前記第3の積算データとの関係に基づいて、前記メカシャッターの閉動作が前記撮像素子の読み出しタイミングよりも前に完了するように、前記メカシャッター駆動パルスの印加タイミングの調整が行われることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の電子カメラのメカシャッター調整方法。Based on the relationship between the application timing of the mechanical shutter drive pulse and the third integrated data, the mechanical shutter drive pulse is set so that the closing operation of the mechanical shutter is completed before the readout timing of the image sensor. The mechanical shutter adjustment method for an electronic camera according to any one of claims 1 to 3, wherein the application timing is adjusted.
メカシャッターの閉動作を指示するメカシャッター駆動パルス印加後、実際にメカシャッターが閉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、メカシャッター駆動パルスを印加するタイミング及び電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整によって是正する電子カメラであって、After applying the mechanical shutter drive pulse to instruct the mechanical shutter closing operation, the timing from which the mechanical shutter drive pulse is applied to the deviation from the specified exposure time caused by the variation between the mechanical delays until the mechanical shutter actually closes And an electronic camera that corrects by adjusting the charge accumulation start timing by the electronic shutter,
前記メカシャッター駆動パルスを印加するタイミングを、前記メカシャッターの閉動作が前記撮像素子の読み出しタイミングよりも前に完了するように行う第1の調整手段と、First adjusting means for performing timing for applying the mechanical shutter driving pulse so that the closing operation of the mechanical shutter is completed before the reading timing of the image sensor;
電子シャッターのみを用い所定の蓄積時間となるように露光時間を制御して予め光量が把握されている光源を撮像し、このとき撮像素子から読み出される出力信号を積算して第1の積算データを取得するとともに、電子シャッター及びメカシャッターを併用して露光時間を制御して前記光源を撮像し、このとき撮像素子から読み出される出力信号を積算して第2の積算データを取得して、前記第1の積算データと前記第2の積算データとの比較に基づいて、電子シャッターによる電荷蓄積開始タイミングの調整を行う第2の調整手段と、Using only an electronic shutter, the exposure time is controlled so that a predetermined accumulation time is obtained, and a light source whose amount of light is previously grasped is imaged. At this time, output signals read from the image sensor are integrated to obtain first integrated data. And acquiring the second integrated data by accumulating the output signals read from the image sensor at this time by capturing an image of the light source by using an electronic shutter and a mechanical shutter together to control the exposure time. Second adjusting means for adjusting the charge accumulation start timing by the electronic shutter based on a comparison between the one integrated data and the second integrated data;
を備えたことを特徴とする電子カメラ。An electronic camera characterized by comprising:
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