JP4348586B2 - 画像処理装置および画像処理装置補正方法、並びに記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および画像処理装置補正方法、並びに記録媒体に関し、特に、メカシャッタ機能を有する電子カメラにおいて、電子シャッタのシャッタスピードおよび絞り値にかかわらず、固体ばらつきを有するメカシャッタの閉鎖動作による光量損失を精度よく補正することができるようにした画像処理装置および画像処理装置補正方法、並びに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子カメラの高画素化に伴って、インタレース動作のＣＣＤ（ChargeュCoupled Devices）の利用が増加している。インタレース動作とは、奇数行を走査してから偶数行を走査する動作のことであり、インタレース動作のＣＣＤは、受光面を大きくすることができるため、高感度である。インタレース動作のＣＣＤを用いた電子カメラにおいては、奇数行の画素からなるＯＤＤフィールドと、偶数行の画素からなるEVENフィールドとで、1回の撮像に対応する画像データが生成される。
【０００３】
ＣＣＤは、受光した光の強度を電気信号に変換して出力する。その出力タイミングは、電子シャッタによって制御される。電子シャッタは、通常、光をＣＣＤに入射させたままとし、シャッタを動作させる直前の電荷を基板に捨てさせ、それ以降の所定の時間の電気信号を取り込ませるという動作をしている。その動作は、垂直同期信号の入力タイミングに基づいて行われる。図１（Ａ）に示すように、静止画像が撮影された後、次の垂直同期信号の入力時にＯＤＤフィールドの画像に対応する電気信号の読み出しが開始され、その次の垂直同期信号の入力時に、EVENフィールドの画像に対応する電気信号の読み出しが開始される。
【０００４】
図１（Ａ）に示されるように、ＯＤＤフィールドおよびEVENフィールドの読み出し時においても、ＣＣＤに光が入力して蓄積されるような場合、ＯＤＤフィールドの読み出し時と、EVENフィールドの読み出し時で、ＣＣＤに蓄積された光量が異なってしまい、合成して1枚の画像データを得たとき、撮像した瞬間と異なる明るさを持つ、不自然な画像が生成されてしまう。
【０００５】
このような現象を起こさないために、ＯＤＤフィールドおよびEVENフィールドの読み出し時に、ＣＣＤが余分な光を受光しないように、光を遮断するメカシャッタが用いられる。図１（Ｂ）に示すように、ＯＤＤフィールドの読み出し開始よりも前に（すなわち、静止画の撮像の後、次の垂直同期信号が入力されるよりも前に）、メカシャッタを閉鎖し、ＣＣＤが光を受光しないようにすることにより、ＯＤＤフィールドおよびEVENフィールドの読み出し時にＣＣＤが蓄積している光量を、撮像時と同じ光量にすることができる。
【０００６】
図２に、メカシャッタ機能を有する電子カメラにおける受光機能を有する部分の構成を示す。図２（Ａ）においては、レンズ１を介して入力された光は、iris（絞り）にメカシャッタの機能を含ませたiris兼メカシャッタ２により、受光量が調整されてＣＣＤ３に入射される。そして、図１（Ｂ）を用いて説明した所定のタイミングで、iris兼メカシャッタ２が閉鎖されることにより、ＣＣＤ３に入射される光が遮断される。図２（Ｂ）においては、レンズ１を介して入力された光は、iris４で光量が調整され、ＣＣＤ３に入射される。そして、図１（Ｂ）を用いて説明した所定のタイミングで、メカシャッタ５が閉鎖されることにより、ＣＣＤ３に入射される光が遮断される。iris兼メカシャッタ２およびメカシャッタ５は、いずれも、図示しないバネやモータなどの駆動により、高速で動作される。
【０００７】
撮像時の露出（露光量）は、絞り値とシャッタスピード（露出時間）の積で決まる。すなわち、ＣＣＤ３の電子シャッタのシャッタスピード、および、iris兼メカシャッタ２、もしくはiris４の開口径は、撮像される画像の明るさによって決まる。撮像される画像が暗い場合、十分な光量を得るために、シャッタスピードが遅くされるか、絞りの開口径が開放される。一方、撮像される画像が明るい場合、過剰な露出とならないように、シャッタスピードが遅くされるか、絞りの開口径が小さくされる。電子カメラの露出は、ＡＥ（Auto Exposure：自動露出機構）で決められる。ＡＥは、撮影する画面各部分の明るさを計測して、その平均が所定の明るさになるように露出を設定する。また、電子カメラには、ユーザが考えている明るさで撮影するために、その露出を補正する、露出補正機能を有するものもある。
【０００８】
通常は、明るさに対する絞り値とシャッタ速度の組み合わせは決まっていて、同一の露出に対する組み合わせがいくつか用意され、ユーザが、この中から所望の絞り値とシャッタ速度の組み合わせを選択する仕組みになっている。一般にこれはプログラムＡＥと称される。これに対して、絞り値を指定して、それに対応するシャッタ速度を設定するＡＥは、絞り優先ＡＥと称される。逆にシャッタ速度を指定して、それに対応する絞りを設定するＡＥは、シャッタ速度優先ＡＥと称される。
【０００９】
なお、これ以降、iris兼メカシャッタ２の動作において、絞りに関係しない、メカシャッタの動作に関する部分を説明する場合、iris兼メカシャッタ２とメカシャッタ５を特に区別する必要のないときは、ＣＣＤ３の電子シャッタと対比して、単にメカシャッタと称するものとする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１および図２を用いて説明したメカシャッタは、画像データの読み出し開始までには、完全に閉鎖されなければならない。しかしながら、メカシャッタが閉鎖動作を開始してから閉鎖が完了するまでには、一定の時間がかかり、その間、ＣＣＤ３の受光量は減少していく。すなわち、図３に示すように、露光終了タイミングをｔ１として、メカシャッタの閉鎖動作が完了する閉鎖タイミングをｔ１に合わせようとすると、実際に露光したい光量に対して、メカシャッタの閉鎖動作に伴う光損失が発生してしまう（ここで、損失される光量を光損失量と称する）。従って、露出不足となってしまい、暗い画像が撮像されてしまう。
【００１１】
そして、図２（Ａ）を用いて説明した撮像部を用いた電子カメラのiris兼メカシャッタ２、もしくは、図２（Ｂ）を用いて説明した撮像部を用いた電子カメラのメカシャッタ５の固体ばらつき（これらを駆動するバネやモータの固体ばらつきを含む）により、これらの閉鎖時間には、ばらつきが生じる。
【００１２】
光損失量は、メカシャッタの閉鎖時間および露光時の光量（絞り値）によって異なる。そして、絞り値は、図２（Ａ）を用いて説明した撮像部を用いた電子カメラの場合、撮像時のiris兼メカシャッタ２の開口径によって決まり、図２（Ｂ）を用いて説明した撮像部を用いた電子カメラの場合、撮像時のiris４の開口径によって決まる。すなわち、絞りが開放側である場合、光損失量は大きくなる。また、絞りが開放側である場合、図２（Ａ）を用いて説明した撮像部を用いた電子カメラにおいては、iris兼メカシャッタ２の動作範囲が大きくなるため、絞りが比較的閉じられて撮像される場合と比較して、固体ばらつきによる影響が大きくなる。
【００１３】
メカシャッタを駆動する図示しないドライバに対して、メカシャッタの開閉を指示する信号であるメカシャッタ動作指示パルスは、メカシャッタ動作指示パルス発生タイミングｔ２から、機械的にメカシャッタの閉鎖が開始するタイミングｔ３までの遅延時間ｔ３−ｔ２と、メカシャッタの閉鎖時間ｔ１−ｔ３を考慮して発生なければならない。
【００１４】
例えば、メカシャッタが固体ばらつきを有する場合においても、シャッタ閉鎖完了タイミングが画像読み出し開始より必ず先になるように、メカシャッタを駆動するための信号の発生のタイミングを補正する技術がある。しかしながら、この補正は、図３を用いて説明した遅延時間ｔ３−ｔ２を補正するものであり、撮像時の絞り値や、iris兼メカシャッタ２、もしくはメカシャッタ５の固体ばらつきにより発生する光損失量のばらつきに対して考慮された補正ではなく、シャッタ閉鎖完了タイミングが画像読み出し開始より必ず先になるように制御されていても、露光時間の終了タイミングは、メカシャッタの閉鎖動作が開始された後になってしまうため、撮像のために得られる露光量は不足してしまう。
【００１５】
更に、図４に示されるように、露光時間が閉鎖時間より短い高速シャッタ機能を用いて撮像する場合、光損失量は、絞り値およびメカシャッタの閉鎖時間のみならず、露光時間にも依存して変化する。上述したように、露光時間は、電子シャッタのシャッタスピードによって決まる。しかしながら、従来の技術においては、高速シャッタ動作については考慮されていない。すなわち、メカシャッタの駆動タイミングの測定時と異なる電子シャッタのシャッタスピードで撮像が行われる場合、シャッタスピードが異なる分だけ、露光開始位置を前後にシフトするような制御を行っているため、図４を用いて説明したような、高速シャッタ機能を有する電子カメラの光損失量を精度良く補正することは不可能であった。
【００１６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、メカシャッタ機能を有する電子カメラにおいて、電子シャッタのシャッタスピードおよび絞り値にかかわらず、固体ばらつきを有するメカシャッタの閉鎖動作による光量損失を精度よく補正することができるようにするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、レンズを介して入射する光を受光し、電気信号に変換する変換手段と、変換手段の動作タイミングを制御する第１の制御手段と、変換手段に入射する光量を調整する調整手段と、変換手段に入射する光を遮断する遮断手段と、遮断手段の動作タイミングを制御する第２の制御手段と、変換手段により変換された電気信号から、変換手段が受光した光量の積分値を算出する算出手段と、調整手段、第１の制御手段、もしくは第２の制御手段により制御された複数の撮像状態における、算出手段により算出された光量の積分値から、撮像に適した光量の積分値に対する光量の積分値の損失量を補正するための制御情報を生成する制御情報生成手段とを備え、制御情報生成手段は、変換手段の露光時間が、遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの動作時間以上である場合、遮断手段により光を遮断しないときに遮断手段の動作時間の間に変換手段が受光する第１の光量の積分値と、遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの間に変換手段が受光する第２の光量の積分値とを比較することにより、光量の損失量を算出し、光量の損失量および遮断手段の動作時間に基づいて、遮断手段および変換手段のうち少なくとも一方の動作タイミングの補正値を算出し、制御情報とし、変換手段の露光時間が、遮断手段の動作時間未満である場合、遮断手段により光を遮断するときに変換手段が受光する第３の光量の積分値が、遮断手段により光を遮断しないときに所定の露光時間の間に変換手段が受光する第４の光量の積分値と等しくなる変換手段の露光時間を求め、求めた露光時間に対する変換手段の動作タイミングの補正値を制御情報とすることを特徴とする。
【００１８】
また、調整手段の複数の光量の調整量に対応する遮断手段の複数の動作時間を測定する測定手段をさらに設け、制御情報生成手段には、測定された遮断手段の複数の動作時間に基づいて、調整手段の複数の光量の調整量に対応する複数の制御情報を生成させるようにすることができる。
【００１９】
また、制御情報生成手段により生成された制御情報の記録を制御する記録制御手段をさらに設けることができる。
【００２２】
本発明の画像処理装置補正方法は、レンズを介して入射する光を受光し、電気信号に変換する変換手段の動作タイミングを制御する第１の制御ステップと、変換手段に入射する光を遮断する遮断手段の動作タイミングを制御する第２の制御ステップと、変換手段により変換された電気信号から、変換手段が受光した光量の積分値を算出する算出ステップと、
変換手段に入射する光量を調整する調整手段、第１の制御ステップの処理、もしくは第２の制御ステップの処理により制御された複数の撮像状態における、算出ステップの処理により算出された光量の積分値から、撮像に適した光量に対する光量の積分値の損失量を補正するための制御情報を生成する制御情報生成ステップとを含み、制御情報ステップの処理により、変換手段の露光時間が、遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの動作時間以上である場合、遮断手段により光を遮断しないときに遮断手段の動作時間の間に変換手段が受光する第１の光量の積分値と、遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの間に変換手段が受光する第２の光量の積分値とを比較することにより、光量の損失量を算出し、光量の損失量および遮断手段の動作時間に基づいて、遮断手段および変換手段のうち少なくとも一方の動作タイミングの補正値を算出し、制御情報とし、変換手段の露光時間が、遮断手段の動作時間未満である場合、遮断手段により光を遮断するときに変換手段が受光する第３の光量の積分値が、遮断手段により光を遮断しないときに所定の露光時間の間に変換手段が受光する第４の光量の積分値と等しくなる変換手段の露光時間を求め、求めた露光時間に対する変換手段の動作タイミングの補正値を制御情報とすることを特徴とする。
【００２３】
本発明の記録媒体に記録されているプログラムは、レンズを介して入射する光を受光し、電気信号に変換する変換手段の動作タイミングを制御する第１の制御ステップと、変換手段に入射する光を遮断する遮断手段の動作タイミングを制御する第２の制御ステップと、変換手段により変換された電気信号から、変換手段が受光した光量の積分値を算出する算出ステップと、変換手段に入射する光量を調整する調整手段、第１の制御ステップの処理、もしくは第２の制御ステップの処理により制御された複数の撮像状態における、算出ステップの処理により算出された光量の積分値から、撮像に適した光量に対する光量の積分値の損失量を補正するための制御情報を生成する制御情報生成ステップとを含み、制御情報ステップの処理により、変換手段の露光時間が、遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの動作時間以上である場合、遮断手段により光を遮断しないときに遮断手段の動作時間の間に変換手段が受光する第１の光量の積分値と、遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの間に変換手段が受光する第２の光量の積分値とを比較することにより、光量の損失量を算出し、光量の損失量および遮断手段の動作時間に基づいて、遮断手段および変換手段のうち少なくとも一方の動作タイミングの補正値を算出し、制御情報とし、変換手段の露光時間が、遮断手段の動作時間未満である場合、遮断手段により光を遮断するときに変換手段が受光する第３の光量の積分値が、遮断手段により光を遮断しないときに所定の露光時間の間に変換手段が受光する第４の光量の積分値と等しくなる変換手段の露光時間を求め、求めた露光時間に対する変換手段の動作タイミングの補正値を制御情報とすることを特徴とする処理をコンピュータに実行させる。
【００２４】
本発明の画像処理装置、画像処理装置補正方法、および記録媒体に記録されているプログラムにおいては、レンズを介して入射する光を受光し、電気信号に変換する変換手段の動作タイミングが制御され、変換手段に入射する光を遮断する遮断手段の動作タイミングが制御され、変換手段により変換された電気信号から、変換手段が受光した光量の積分値が算出され、複数の撮像状態における光量の積分値から、撮像に適した光量に対する光量の積分値の損失量を補正するための制御情報が生成されるとともに、変換手段の露光時間が、遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの動作時間以上である場合、遮断手段により光を遮断しないときに遮断手段の動作時間の間に変換手段が受光する第１の光量の積分値と、遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの間に変換手段が受光する第２の光量の積分値とを比較することにより、光量の損失量が算出され、光量の損失量および遮断手段の動作時間に基づいて、遮断手段および変換手段のうち少なくとも一方の動作タイミングの補正値が算出され、制御情報とされ、変換手段の露光時間が、遮断手段の動作時間未満である場合、遮断手段により光を遮断するときに変換手段が受光する第３の光量の積分値が、遮断手段により光を遮断しないときに所定の露光時間の間に変換手段が受光する第４の光量の積分値と等しくなる変換手段の露光時間が求められ、求められた露光時間に対する変換手段の動作タイミングの補正値が制御情報とされる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図５は、本発明を適応した、電子カメラの受光に関する制御を行う部分の構成を示すブロック図である。ここでは、図２（Ａ）を用いて説明したiris兼メカシャッタ２を用いた電子カメラについて説明する。
【００２７】
画像の撮像に先立って、ＡＥを行うために、ＣＣＤ３は、ある一定の周期毎に、レンズ１およびiris兼メカシャッタ２を介して入射された光を電子信号に変換して、Ａ／Ｄ（analog / digital）変換およびＡＧＣ（auto gain control）回路１１に供給する。Ａ／Ｄ変換およびＡＧＣ回路１１は、ＣＣＤ３から入力された信号をデジタル信号に変換し、カメラマイコン１２から入力されたゲインコントロール値に基づいて、信号を増幅し、信号処理回路１３に出力する。信号処理回路１３の積分値演算回路２２は、入力された画像データから、１枚の画像に対応する受光量の積分値を算出して、カメラマイコン１２に供給する。
【００２８】
カメラマイコン１２は、信号処理回路１３の積分値演算回路２２から入力される受光量の積分値を基に、ＡＥ処理を行い、その入力された画像データの明るさに対応した電子シャッタのシャッタスピードおよび絞り値を決定する。ここでは、絞り値に対して電子シャッタのシャッタスピードを決定する絞り優先ＡＥが行われるものとして説明する。
【００２９】
また、積分値演算回路２２は、後述するメカシャッタの閉鎖時間の測定や光損失量の測定においても、入力された画像データから受光量の積分値を算出して、カメラマイコン１２に供給する。カメラマイコン１２は、積分値演算回路２２から入力された受光量の積分値を基に、シャッタタイミングの補正値を算出する（シャッタタイミングの補正についての詳細は後述する）。
【００３０】
カメラマイコン１２は、その内部に、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）からなるメモリ２１を有し、ＡＥによって決定された絞り値および電子シャッタのシャッタスピードや、後述するシャッタタイミングの補正値を記録させる。
【００３１】
カメラマイコン１２は、ユーザが、図示しない操作部などを用いて、画像の撮像を指示した場合、図示しない制御回路から、撮像指示信号の入力を受け、メモリ２１に記録されているＡＥにより算出された絞り値とシャッタスピード、およびシャッタタイミングの補正値を基に、メカシャッタ動作タイミング情報、電子シャッタ制御信号、絞り制御信号、およびゲインコントロール値を生成する。そして、カメラマイコン１２は、信号処理回路１３のメカシャッタ動作指示パルス発生回路２３に、メカシャッタ動作タイミング情報を出力し、タイミングジェネレータ１４に、電子シャッタ制御信号を出力し、ドライバ１５に、絞り制御信号を出力し、Ａ／Ｄ変換およびＡＧＣ回路１１に、ゲインコントロール値を出力する。
【００３２】
タイミングジェネレータ１４は、例えば、図示しない水晶発信器などにより、基本動作クロックを供給され、それを基に、水平・垂直同期信号を生成して信号処理回路１３に供給し、カメラマイコン１２から電子シャッタ制御信号の入力を受け、電子シャッタ駆動信号を生成し、ＣＣＤ３に出力する。
【００３３】
メカシャッタ動作指示パルス発生回路２３は、カメラマイコン１２から入力されるメカシャッタ動作タイミング情報を基に、メカシャッタ動作指示パルスを生成し、ドライバ１５に出力する。ドライバ１５は、カメラマイコン１２から絞り制御信号の入力を受けてiris駆動信号を生成し、また、信号処理回路１３からメカシャッタ動作指示パルスの入力を受けてメカシャッタ駆動信号を生成し、iris兼メカシャッタ２に出力する。iris兼メカシャッタ２は、iris駆動信号に基づいて開口径を決定して、ＣＣＤ３の受光量を制限し、メカシャッタ駆動信号に基づいて、開口部を閉鎖して、ＣＣＤ３に入射される光を遮断する（すなわち、メカシャッタを閉鎖する）。
【００３４】
レンズ１を介して入射された光は、iris兼メカシャッタ２によって受光量が制限され、ＣＣＤ３に入射される。ＣＣＤ３は、入力された光の強度を電子信号に変換し、電子シャッタ駆動信号がタイミングジェネレータ１４から入力されたとき、それ以前の電荷を基板に捨て、電子シャッタ駆動信号に基づいた一定時間（すなわち、所定の露光時間）に蓄積された光の強度を電気信号に変換して、Ａ／Ｄ変換およびＡＧＣ回路１１に供給する。Ａ／Ｄ変換およびＡＧＣ回路１１は、ＣＣＤ３から入力された信号をデジタル信号に変換し、カメラマイコン１２から入力されたゲインコントロール値にしたがって、信号を増幅し、信号処理回路１３に供給する。
【００３５】
信号処理回路１３は、入力された画像信号に、例えば、雑音除去などの所定の処理を施して、図示しない画像処理回路に供給し、撮像した画像データを、例えば、図示しないモニタに出力させたり、図示しない記録媒体に記録させる。
【００３６】
ドライブ１６は、カメラマイコン１２に接続されており、必要に応じて装着される磁気ディスク４１、光ディスク４２、光磁気ディスク４３、および半導体メモリ４４などとデータの授受を行う。
【００３７】
次に、図６を用いて、メカシャッタ閉鎖時間の測定について説明する。ここでは、メカシャッタ動作指示パルス発生回路２３が、メカシャッタ動作指示パルスを発生してからiris兼メカシャッタ２が完全に閉鎖するまでの時間を測定しなければならないので、図６における閉鎖時間Ｔcloseは、図３を用いて説明した閉鎖時間ｔ１−ｔ３とは異なる。すなわち、図６の閉鎖時間Ｔcloseは、図３における閉鎖時間と遅延時間の和であるｔ１−ｔ２と同等である。
【００３８】
まず、所定の絞り値αにおいて、一定の明るさを放つ発光体を撮像する。カメラマイコン１２は、図６（Ａ）に示すように、メカシャッタ動作指示パルスの発生に対して、電子シャッタ駆動信号が同時に発生されるように、メカシャッタ動作指示パルス発生回路２３にメカシャッタ動作タイミング情報を出力し、タイミングジェネレータ１４に電子シャッタ制御信号を出力する。メカシャッタ動作指示パルス発生回路２３は、メカシャッタ動作タイミング情報を基に、メカシャッタ動作指示パルスを発生してドライバ１５に出力し、ドライバ１５は、メカシャッタ動作指示パルスの入力を受け、iris兼メカシャッタ２を駆動する。タイミングジェネレータ１４は、電子シャッタ制御信号の入力を受け、ＣＣＤ３を駆動する。この場合における露光開始タイミングをＴ１とする。
【００３９】
ＣＣＤ３は、電子シャッタ駆動信号に基づいて、レンズ１およびiris兼メカシャッタ２を介して入力された光を電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換およびＡＧＣ回路１１に供給する。Ａ／Ｄ変換およびＡＧＣ回路１１は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して増幅し、信号処理回路１３に出力する。信号処理回路１３の積分値演算回路２２は、入力された信号から、画像データの各画素の光量を積分して、カメラマイコン１２に出力する。閉鎖時間Ｔcloseの間に得られた光量の積分値を、光量Ａとする。カメラマイコン１２は、露光開始タイミングをＴ１とした場合の光量Ａの値を、メモリ２１に記録する。
【００４０】
次に、カメラマイコン１２は、メカシャッタ動作指示パルスの発生タイミングを固定し、電子シャッタ駆動信号の発生タイミングがＴ１よりも遅くなるように（すなわち、露光時間が短くなるように）、メカシャッタ動作指示パルス発生回路２３にメカシャッタ動作タイミング情報を出力し、タイミングジェネレータ１４に電子シャッタ制御信号を出力する。例えば、電子シャッタ駆動信号が、水平同期信号と同期して出力するように制御されている場合、水平同期信号の発生周期ずつ、露光時間を短くしながら測定することができる。そして、図６（Ｂ）に示すように、図６（Ａ）の露光開始タイミングＴ１よりも遅い露光開始タイミングＴｎにおける光量をＡ´として、光量Ａと光量Ａ´を比較しつつ露光開始タイミングＴｎを変化させ、光量Ａ´が０となる露光開始タイミングＴｎを求める。このときのＴｎ−Ｔ１が、閉鎖時間Ｔcloseとして求められる。カメラマイコン１２は、この閉鎖時間Ｔcloseを、絞り値αに対応する閉鎖時間Ｔcloseとして、メモリ２１に記録する。
【００４１】
ここでは、メカシャッタ動作指示パルスの発生タイミングを固定し、電子シャッタ駆動信号の発生タイミングを変化させるようにしたが、電子シャッタ駆動信号の発生タイミングを固定し、メカシャッタ動作指示パルスの発生タイミングを変化させて、光量Ａ´が０となるメカシャッタ動作指示パルスの発生タイミングを求めることにより、閉鎖時間Ｔcloseを求めることもできる。
【００４２】
次に、絞り値を変更して、上述した処理と同様にして、閉鎖時間Ｔcloseの測定を実施する。カメラマイコン１２は、それぞれの絞り値に対応する閉鎖時間Ｔcloseをメモリ２１に保存する。なお、測定を簡略化するために、何点かの絞り値で閉鎖時間Ｔcloseを測定し、その絞り値以外の絞り値で撮像される場合には、近傍の絞り値における閉鎖時間Ｔcloseを用いて近似計算（例えば線形近似による近似計算）を行うことにより、後述する処理光損失量の測定およびシャッタタイミング補正を実行するようにしても良い。
【００４３】
次に、図７を用いて、電子シャッタのシャッタスピードが、閉鎖時間Ｔcloseより遅い場合における光損失量の測定について説明する。
【００４４】
閉鎖時間Ｔcloseの測定と同様に、所定の絞り値αにおいて、一定の明るさを放つ発光体を、メカシャッタを開放したまま、電子シャッタを閉鎖時間Ｔcloseだけ開放して撮像する。このとき、積分値演算回路２２により算出される受光量の積分値を光量Ｂとする。図７（Ａ）に示されるように、光量Ｂは、メカシャッタの閉鎖動作による光量損失が起こらない場合のＣＣＤ３の受光量を示すものである。カメラマイコン１２は、積分値演算回路２２より入力される光量Ｂの値を、メモリ２１に記録する。
【００４５】
そして、所定の絞り値αにおいて、電子シャッタ駆動信号の発生に対してメカシャッタ動作指示パルスを同時に発生させて、一定の明るさを放つ発光体を撮像する。このとき、積分値演算回路２２により算出される受光量の積分値を光量Ｂ´とする。図７（Ｂ）に示すように、光量Ｂ´は、メカシャッタの閉鎖動作による光損失が起こった場合のＣＣＤ３の受光量を示すものである。カメラマイコン１２は、積分値演算回路２２より入力される光量Ｂ´の値、および、メモリ２１に記録されている光量Ｂの値から１−Ｂ´／Ｂを算出し、所定の絞り値αにおける光損失量Ｘ１として、メモリ２１に記録する。
【００４６】
次に、絞り値を変更して、同様に、光損失量の測定を実施する。カメラマイコン１２は、それぞれの絞り値に対応する光損失量Ｘｎをメモリ２１に保存する。ここでは、測定を簡略化するために、何点かの絞り値で光損失量Ｘｎを測定し、その絞り値以外の絞り値で撮像される場合には、近傍の絞り値における光損失量Ｘｎを用いて近似計算を行うことにより、後述するシャッタタイミング補正処理を実行するようにしても良い。
【００４７】
次に、図８を用いて、電子シャッタのシャッタスピードがメカシャッタの閉鎖時間より長い場合における、図７を用いて説明した光損失量Ｘ１乃至Ｘｎの測定値を用いたシャッタタイミング補正処理について説明する。
【００４８】
上述したように、撮像に先立って、ＡＥが実行され、カメラマイコン１２は、図８（Ａ）に示すように、撮像に十分な受光量を得ることができるような受光量βを得るための絞り値Ｅと、ＡＥ要求露光時間ＴＡＥを算出する。
【００４９】
図８（Ｂ）に、電子シャッタシフトを行う場合のメカシャッタ動作指示パルス、メカシャッタ動作、および電子シャッタ動作を示す。実際の撮像にあたっては、メカシャッタの固体ばらつきによってＯＤＤフィールドの読み出し時にメカシャッタが完全に閉鎖していないようなことがないように、メカシャッタおよび電子シャッタは、十分なマージンを持って、所定の時間だけ早く動作するように制御される。そのため、メカシャッタ動作指示パルスは、ＯＤＤフィールドの読み出し開始より、図８（Ｂ）に示される、所定のマージンＭだけ早いタイミングで出力される。
【００５０】
カメラマイコン１２は、ＡＥによって算出された絞り値Ｅに対応する光損失量ＸｎＥをメモリ２１から読み出し（絞り値Ｅに対応する光損失量ＸｎＥが測定されていない場合は、メモリ２１に保存されている光損失量Ｘｎを用いて近似計算を実施し、絞り値Ｅに対応する光損失量ＸｎＥを算出する）、光損失量ＸｎＥ（＝１−Ｂ´／Ｂ）と、絞り値Ｅに対応する閉鎖時間Ｔcloseの積をとることにより、光損失量ＸｎＥを補正するためのシャッタタイミング補正値を算出する。そして、カメラマイコン１２は、シャッタタイミング補正値を考慮した露光開始タイミングＴＥを算出する。
【００５１】
そして、カメラマイコン１２は、図示しない操作部から撮像指示信号の入力を受け、ＡＥによって算出された絞り値Ｅに対応する閉鎖時間Ｔcloseをメモリ２１から読み出す。そして、カメラマイコン１２は、ＯＤＤフィールド読み出し開始タイミングより、［ＡＥ要求露光時間ＴＡＥ＋（マージンＭ−閉鎖時間Ｔclose）＋タイミング補正値］だけ早い、図８（Ｂ）に示される露光開始タイミングＴＥで電子シャッタを動作させるための電子シャッタ駆動信号の発生タイミングを算出し、ＯＤＤフィールド読み出し開始タイミングより、マージンＭだけ早い、メカシャッタ動作指示パルスの発生タイミングを算出する。そして、カメラマイコン１２は、これらの算出結果を基に、メカシャッタ動作タイミング情報を生成して、メカシャッタ動作指示パルス発生回路２３に出力し、電子シャッタ制御信号を生成して、タイミングジェネレータ１４に出力する。
【００５２】
そして、メカシャッタ動作指示パルス発生回路２３は、メカシャッタ動作タイミング情報を基に、メカシャッタ動作指示パルスを発生して、ドライバ１５に出力する。ドライバ１５は、メカシャッタ動作指示パルスの入力を受け、iris兼メカシャッタ２にメカシャッタ駆動信号を出力する。タイミングジェネレータ１４は、電子シャッタ制御信号の入力を受け、ＣＣＤ３に電子シャッタ駆動信号を出力する。そして、iris兼メカシャッタ２およびＣＣＤ３は、入力された信号に従って、図８（Ｂ）に示される所定のタイミングで動作する。このようにして、メカシャッタの閉鎖動作による露出不足の影響が補正された画像データを得ることができる。
【００５３】
また、図８（Ｂ）を用いて説明したように、電子シャッタのシャッタタイミングの補正によって、光損失量ＸｎＥの補正を行う以外にも、メカシャッタのシャッタタイミングの補正によって、光損失量ＸｎＥの補正を行う方法もある。
【００５４】
図８（Ｃ）に、メカシャッタシフトを行う場合のシャッタ動作パルス、メカシャッタ動作、および電子シャッタ動作を示す。上述したように、実際の画像撮像時には、ＯＤＤフィールドの読み出し時にメカシャッタが完全に閉鎖しているように、一定のマージンをもってメカシャッタおよび電子シャッタの動作開始タイミングが設定される（例えば、図８（Ｂ）においては、ＯＤＤフィールド読み出しタイミングより、マージンＭだけ早くメカシャッタ動作指示パルスが発生される）。従って、ある程度、メカシャッタの動作開始が遅くなっても、ＯＤＤフィールドの読み出し開始時には、メカシャッタを完全に閉鎖することができるので、図８（Ｃ）に示すように、電子シャッタの動作タイミングを、ＡＥ要求露光時間ＴＡＥに基づいて、露光開始タイミングＴＥ´に固定し、メカシャッタ動作指示パルスの発生タイミングを、図８（Ｂ）を用いて説明したタイミング補正値だけ遅くすることにより、図８（Ｂ）と同様の光量補正を行うことができる。ただし、この場合においては、メカシャッタの動作タイミングのシフトにより、ＯＤＤフィールドの読み出しの開始までに、メカシャッタが完全に閉鎖していないようなことがあってはならない。
【００５５】
次に、図９および図１０を用いて、電子シャッタのシャッタスピードが、閉鎖時間Ｔcloseより速い、高速シャッタ動作を行う場合における光損失量の測定について説明する。
【００５６】
高速シャッタ動作時の光損失量は、メカシャッタの閉鎖時間Ｔcloseおよび絞り値のみならず、電子シャッタの露光時間によっても変化する。図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示されるように、メカシャッタの閉鎖時間Ｔcloseが等しい場合においても、露光時間Ｙ１の場合における光損失量をＸ１とし、露光時間Ｙ２の場合における光損失量をＸ２とした場合、光損失量Ｘ１と光損失量Ｘ２は異なる値となる。
【００５７】
また、露光時間Ｙ２が等しく、かつ、メカシャッタの閉鎖時間Ｔcloseが等しい場合においても、図９（Ｂ）に示されるメカシャッタの閉鎖カーブＣ１と、図９（Ｃ）に示されるメカシャッタのメカシャッタの閉鎖カーブＣ２とが異なる場合、閉鎖カーブＣ１に対応する光損失量Ｘ２と、閉鎖カーブＣ２に対応する光損失量Ｘ３は異なる値となる。メカシャッタの閉鎖カーブは、個々のメカシャッタによってばらつきが生じるため、高速シャッタ動作時においても、メカシャッタの固体ばらつきに応じたシャッタタイミング補正が必要となる。
【００５８】
まず、図１０（Ａ）に示すように、一定の明るさを放つ発光体を、メカシャッタを開放したまま、所定の絞り値αで、電子シャッタを高速シャッタ動作の所定の露光時間Ｙ３（Ｙ３＜Ｔclose）だけ開放して撮像する。このとき、積分値演算回路２２により算出される受光量の積分値を光量Ｄとする。図１０（Ａ）に示されるように、光量Ｄは、メカシャッタの閉鎖動作による光量損失が起こらない場合のＣＣＤ３の受光量を示すものである。カメラマイコン１２は、積分値演算回路２２より入力される光量Ｄの値を、メモリ２１に記録する。
【００５９】
そして、図１０（Ａ）の場合と同じ露光時間Ｙ３において、所定の絞り値αで、メカシャッタ動作指示パルスを発生させて、一定の明るさを放つ発光体を撮像する。このとき、積分値演算回路２２により算出される受光量の積分値を光量Ｄ´とする。図１０（Ｂ）に示すように、光量Ｄ´は、メカシャッタの閉鎖動作による光損失が起こった場合のＣＣＤ３の受光量を示すものである。カメラマイコン１２は、積分値演算回路２２より入力される光量Ｄ´の値を、メモリ２１に記録されている光量Ｄの値と比較し、Ｄ＞Ｄ´であれば、露光時間Ｙ３より長い露光時間Ｙｎにおいて、同様の絞り値αで、一定の明るさを放つ発光体を撮像し、Ｄ＝Ｄ´となった露光時間Ｙｎの露光開始タイミングＴｎを、所定の高速シャッタ動作の露光時間Ｙ３に対するシャッタタイミング補正値としてメモリ２１に記録する。すなわち、補正前の露光時間Ｙ３が高速シャッタの露光時間として指示された場合、実際の撮像においては、補正された露光時間Ｙｎで露光することにより、光量不足のない画像を撮像することができる。
【００６０】
また、より高精度にシャッタタイミングを補正するためには、絞り値を変化させて、絞り値毎のシャッタタイミング補正値を算出したほうがよいのは言うまでもないが、図９を用いて説明したメカシャッタ閉鎖カーブが、メカシャッタの固体のばらつきは有していても、それぞれのメカシャッタにおいて、絞り値によるばらつきがほとんどないような場合、絞りを開放した場合のシャッタタイミング補正値を代表値としてシャッタタイミングの補正を実行しても、ある程度の補正精度を得ることができる。
【００６１】
更に、より高精度にシャッタタイミングを補正するためには、電子シャッタのシャッタスピードをできるだけ細かく変化させて、シャッタスピード毎のシャッタタイミング補正値を算出したほうがよいのは言うまでもないが、測定を簡略化するために、例えば、閉鎖時間Ｔcloseを５分割して、それぞれの高速シャッタ動作のシャッタタイミング補正値を算出し、その５つの露光時間以外の高速シャッタ動作で撮像される場合には、近傍の露光時間におけるシャッタタイミング補正値を用いて近似計算を行うことによりシャッタタイミング補正処理を実行するようにしても良い。
【００６２】
すなわち、カメラマイコン１２は、高速シャッタ動作を示す撮像指示信号を受けた場合、その高速シャッタ動作の補正前の露光時間を基に、メモリ２１からシャッタタイミング補正値（露光開始タイミングＴｎ）を読み出して近似計算を行い、高速シャッタ動作に適した露光開始タイミングＴｎ´を算出する。そして、カメラマイコン１２は、露光開始タイミングＴｎ´の算出結果を基に、メカシャッタ動作タイミング情報を生成して、メカシャッタ動作指示パルス発生回路２３に出力し、電子シャッタ制御信号を生成して、タイミングジェネレータ１４に出力する。
【００６３】
そして、メカシャッタ動作指示パルス発生回路２３は、メカシャッタ動作タイミング情報を基に、メカシャッタ動作指示パルスを発生してドライバ１５に出力する。ドライバ１５は、メカシャッタ動作指示パルスの入力を受け、iris兼メカシャッタ２を駆動する。タイミングジェネレータ１４は、電子シャッタ制御信号の入力を受け、ＣＣＤ３を駆動する。このようにして、メカシャッタの閉鎖動作による光量不足のない画像データを得ることができる。
【００６４】
なお、ここでは、図２（Ａ）を用いて説明したiris兼メカシャッタ２を用いた電子カメラについて説明したが、iris兼メカシャッタ２に代わり、図２（Ｂ）を用いて説明したiris４およびメカシャッタ５を用いた場合にも同様の処理によりシャッタタイミングの補正を行うことができる。なお、図２（Ｂ）を用いて説明したiris４およびメカシャッタ５を用いた場合、ＡＥによって決定される絞り値によってメカシャッタ５の閉鎖時間Ｔcloseが変化することはないので、図６を用いて説明したメカシャッタの閉鎖時間Ｔcloseの測定は、複数の絞り値で行わなくても良い。
【００６５】
そして、ドライバ１５から出力されるメカシャッタ駆動信号をメカシャッタ５に入力させ、ドライバ１５から出力されるiris駆動信号をiris４に入力させ、メカシャッタ５およびiris４をメカシャッタ駆動信号およびiris駆動信号によって駆動させることにより、図７乃至図１０を用いて説明した光損失量の測定およびシャッタタイミング補正処理と同様の処理を実行することができる。
【００６６】
上述した一連の処理は、ソフトウェアにより実行することもできる。そのソフトウェアは、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、記録媒体からインストールされる。
【００６７】
この記録媒体は、図５に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク４１（フロッピーディスクを含む）、光ディスク４２（CDュROM（Compact DiskュRead Only Memory），DVD（Digital Versatile Disk)を含む)、光磁気ディスク４３（ＭＤ(MiniュDisk)を含む）、もしくは半導体メモリ４４などよりなるパッケージメディアなどにより構成される。
【００６８】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置、画像処理装置補正方法、および記録媒体に記録されているプログラムによれば、メカシャッタ機能を有する電子カメラにおいて、電子シャッタのシャッタスピードおよび絞り値にかかわらず、固体ばらつきを有するメカシャッタの閉鎖動作による光量損失を精度よく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】メカシャッタの機能を説明するための図である。
【図２】電子カメラにおける受光部分の構成を説明するための図である。
【図３】光損失量を説明するための図である。
【図４】高速シャッタ動作とその場合の光損失量を説明するための図である。
【図５】本発明を適応した電子カメラの受光に関する制御を行う部分の構成を示すブロック図である。
【図６】メカシャッタの閉鎖時間の測定について説明するための図である。
【図７】光損失量の測定について説明するための図である。
【図８】シャッタタイミング補正処理について説明するための図である。
【図９】高速シャッタ動作時の、光損失量について説明するための図である。
【図１０】高速シャッタ動作時の光損失量を補正する露光開始タイミングの測定について説明するための図である。
【符号の説明】
２ iris兼メカシャッタ， ３ ＣＣＤ， ４ iris， ５ メカシャッタ，１２ カメラマイコン， １３ 信号処理回路， １４ タイミングジェネレータ， １５ ドライバ， ２１ メモリ， ２２ 積分値演算回路， ２３ メカシャッタ動作指示パルス発生回路

Claims (5)

1. レンズを介して入射する光を受光し、電気信号に変換する変換手段と、
   前記変換手段の動作タイミングを制御する第１の制御手段と、
   前記変換手段に入射する光量を調整する調整手段と、
   前記変換手段に入射する光を遮断する遮断手段と、
   前記遮断手段の動作タイミングを制御する第２の制御手段と、
   前記変換手段により変換された前記電気信号から、前記変換手段が受光した光量の積分値を算出する算出手段と、
   前記調整手段、前記第１の制御手段、もしくは前記第２の制御手段により制御された複数の撮像状態における、前記算出手段により算出された前記光量の積分値から、撮像に適した光量の積分値に対する前記光量の積分値の損失量を補正するための制御情報を生成する制御情報生成手段と
   を備え、
   前記制御情報生成手段は、前記変換手段の露光時間が、前記遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの動作時間以上である場合、前記遮断手段により光を遮断しないときに前記遮断手段の前記動作時間の間に前記変換手段が受光する第１の光量の積分値と、前記遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの間に前記変換手段が受光する第２の光量の積分値とを比較することにより、前記光量の損失量を算出し、前記光量の損失量および前記遮断手段の前記動作時間に基づいて、前記遮断手段および前記変換手段のうち少なくとも一方の動作タイミングの補正値を算出し、前記制御情報とし、前記変換手段の露光時間が、前記遮断手段の前記動作時間未満である場合、前記遮断手段により光を遮断するときに前記変換手段が受光する第３の光量の積分値が、前記遮断手段により光を遮断しないときに所定の露光時間の間に前記変換手段が受光する第４の光量の積分値と等しくなる前記前記変換手段の露光時間を求め、求めた露光時間に対する前記変換手段の動作タイミングの補正値を前記制御情報とする
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記調整手段の複数の光量の調整量に対応する前記遮断手段の複数の前記動作時間を測定する測定手段を
   さらに備え、
   前記制御情報生成手段は、測定された前記遮断手段の複数の前記動作時間に基づいて、前記調整手段の複数の光量の調整量に対応する複数の前記制御情報を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記制御情報生成手段により生成された前記制御情報の記録を制御する記録制御手段を
   さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. レンズを介して入射する光を受光し、電気信号に変換する変換手段の動作タイミングを制御する第１の制御ステップと、
   前記変換手段に入射する光を遮断する遮断手段の動作タイミングを制御する第２の制御ステップと、
   前記変換手段により変換された前記電気信号から、前記変換手段が受光した光量の積分値を算出する算出ステップと、
   前記変換手段に入射する光量を調整する調整手段、前記第１の制御ステップの処理、もしくは前記第２の制御ステップの処理により制御された複数の撮像状態における、前記算出ステップの処理により算出された前記光量の積分値から、撮像に適した光量に対する前記光量の積分値の損失量を補正するための制御情報を生成する制御情報生成ステップと
   を含み、
   前記制御情報ステップの処理により、前記変換手段の露光時間が、前記遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの動作時間以上である場合、前記遮断手段により光を遮断しないときに前記遮断手段の前記動作時間の間に前記変換手段が受光する第１の光量の積分値と、前記遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの間に前記変換手段が受光する第２の光量の積分値とを比較することにより、前記光量の損失量を算出し、前記光量の損失量および前記遮断手段の前記動作時間に基づいて、前記遮断手段および前記変換手段のうち少なくとも一方の動作タイミングの補正値を算出し、前記制御情報とし、前記変換手段の露光時間が、前記遮断手段の前記動作時間未満である場合、前記遮断手段により光を遮断するときに前記変換手段が受光する第３の光量の積分値が、前記遮断手段により光を遮断しないときに所定の露光時間の間に前記変換手段が受光する第４の光量の積分値と等しくなる前記前記変換手段の露光時間を求め、求めた露光時間に対する前記変換手段の動作タイミングの補正値を前記制御情報とする
   ことを特徴とする画像処理装置補正方法。
5. レンズを介して入射する光を受光し、電気信号に変換する変換手段の動作タイミングを制御する第１の制御ステップと、
   前記変換手段に入射する光を遮断する遮断手段の動作タイミングを制御する第２の制御ステップと、
   前記変換手段により変換された前記電気信号から、前記変換手段が受光した光量の積分値を算出する算出ステップと、
   前記変換手段に入射する光量を調整する調整手段、前記第１の制御ステップの処理、もしくは前記第２の制御ステップの処理により制御された複数の撮像状態における、前記算出ステップの処理により算出された前記光量の積分値から、撮像に適した光量に対する前記光量の積分値の損失量を補正するための制御情報を生成する制御情報生成ステップと
   を含み、
   前記制御情報ステップの処理により、前記変換手段の露光時間が、前記遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの動作時間以上である場合、前記遮断手段により光を遮断しないときに前記遮断手段の前記動作時間の間に前記変換手段が受光する第１の光量の積分値と、前記遮断手段に遮断の指示を与えてから遮断が完了するまでの間に前記変換手段が受光する第２の光量の積分値とを比較することにより、前記光量の損失量を算出し、前記光量の損失量および前記遮断手段の前記動作時間に基づいて、前記遮断手段および前記変換手段のうち少なくとも一方の動作タイミングの補正値を算出し、前記制御情報とし、前記変換手段の露光時間が、前記遮断手段の前記動作時間未満である場合、前記遮断手段により光を遮断するときに前記変換手段が受光する第３の光量の積分値が、前記遮断手段により光を遮断しないときに所定の露光時間の間に前記変換手段が受光する第４の光量の積分値と等しくなる前記前記変換手段の露光時間を求め、求めた露光時間に対する前記変換手段の動作タイミングの補正値を前記制御情報とする
   ことを特徴とする処理をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されている記録媒体。

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