| 【発明の名称】 |
デジタルカメラ |
| 【発明者】 |
【氏名】松島 茂夫
【氏名】田辺 佳明
|
| 【要約】 |
【課題】画像データの光量ムラを除去することができるデジタルカメラを提供する。
【構成】均一輝度面を所定の基準レンズを使用して測光・測距を行ない、シャッタスピードを変更して受光量データを作成する。この受光量データと撮影レンズ１０側のメモリに予め記憶された撮影レンズ１０の特性値とシャッタスピードとに基づいて補正データを作成する。補正データに基づいてＣＣＤ３０から出力された画像データを補正する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通して被写体像を受光して画像データに変換する撮像手段と、
前記撮像素子の受光面に光が入射する時間を制限するシャッタと、
前記シャッタの先幕と後幕との光軸方向の位置ずれに起因する前記撮像手段から出力された画像データの光量ムラを補正するための補正データを作成する補正データ作成手段と、
前記撮像手段から出力された画像データを前記補正データに基づいて補正する画像データ補正手段と
を備えていることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
前記補正データは、前記撮影レンズの瞳位置のデータから作成されることを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
【請求項３】
前記撮像手段に平行光を入射させて取得した受光量データを記憶する記憶手段を有し、
前記補正データは、前記受光量データと前記撮影レンズの瞳位置のデータとから作成されることを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
【請求項４】
前記撮影レンズの瞳位置のデータは、前記撮影レンズの記憶部に記憶されていることを特徴とする請求項２又は３記載のデジタルカメラ。
【請求項５】
前記画像データ補正手段は、前記画像データの光量を前記受光面の中央の受光量の値に合わせることを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
【請求項６】
前記画像データ補正手段は、前記画像データの光量を前記受光面の全体の受光量の平均値に合わせることを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
【請求項７】
前記画像データ補正手段は、前記画像データの光量を前記受光面の全体の受光量の最小値に合わせることを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
【請求項８】
前記画像データ補正手段は、前記画像データの光量を前記受光面の全体の受光量の最大値に合わせることを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
【請求項９】
前記補正データは、シャッタスピードの変化に応じて求められることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のデジタルカメラ。
|
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
この発明はデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００３−１６３８２６号公報に記載されたデジタルカメラ及び交換レンズが知られている。このデジタルカメラ及び交換レンズによれば、交換レンズの口径食（軸外の光束が虹彩絞りではなく、前玉径と後玉径で制限され、ラグビーボールのようにひしゃげること）によって生じる画像データの光量ムラを補正することができる。
【特許文献１】特開２００３−１６３８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記デジタルカメラではシャッタの先幕と後幕との光軸方向のずれに起因する画像データの光量ムラを補正することはできなかった。
【０００４】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は画像データの光量ムラを除去することができるデジタルカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述の課題を解決するため請求項１記載の発明は、撮影レンズを通して被写体像を受光して画像データに変換する撮像手段と、前記撮像素子の受光面に光が入射する時間を制限するシャッタと、前記シャッタの先幕と後幕との光軸方向の位置ずれに起因する前記撮像手段から出力された画像データの光量ムラを補正するための補正データを作成する補正データ作成手段と、前記撮像手段から出力された画像データを前記補正データに基づいて補正する画像データ補正手段とを備えていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のデジタルカメラにおいて、前記補正データは、前記撮影レンズの瞳位置のデータから作成されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のデジタルカメラにおいて、前記撮像手段に平行光を入射させて取得した受光量データを記憶する記憶手段を有し、前記補正データは、前記受光量データと前記撮影レンズの瞳位置のデータとから作成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のデジタルカメラにおいて、前記撮影レンズの瞳位置のデータは、前記撮影レンズの記憶部に記憶されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１記載のデジタルカメラにおいて、前記画像データ補正手段は、前記画像データの光量を前記受光面の中央の受光量の値に合わせることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項１記載のデジタルカメラにおいて、前記画像データ補正手段は、前記画像データの光量を前記受光面の全体の受光量の平均値に合わせることを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の発明は、請求項１記載のデジタルカメラにおいて、前記画像データ補正手段は、前記画像データの光量を前記受光面の全体の受光量の最小値に合わせることを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載の発明は、請求項１記載のデジタルカメラにおいて、前記画像データ補正手段は、前記画像データの光量を前記受光面の全体の受光量の最大値に合わせることを特徴とする。
【００１３】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項記載のデジタルカメラにおいて、前記補正データは、シャッタスピードの変化に応じて求められることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、画像データの光量ムラを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１はこの発明の一実施形態に係るデジタルカメラのブロック図、図２はデジタルカメラを示す概念図である。図２において、ＣＣＤ３０は９０度回転させて描かれている。
【００１７】
このデジタルカメラは、撮影レンズ１０とメインミラーＭ１とサブミラーＭ２とファインダ８０とシャッタ２０とＣＣＤ（撮像手段）３０と駆動部（駆動手段）４０とＡＦセンサ（検出手段）５０と制御部６０とを備える。
【００１８】
撮影レンズ１０は図示しない鏡筒に保持され、鏡筒はカメラ本体に対して着脱可能である。撮影レンズ１０は光軸Ｌに沿って移動可能である。撮影レンズ１０の鏡筒に搭載されたメモリ（記憶部）１１にはそのレンズの特性値（レンズの射出瞳位置等）が予め記憶されている。
【００１９】
メインミラーＭ１はハーフミラー部を有する。メインミラーＭ１は入射した光の一部を透過し、撮影レンズ１０の後方に配置されている。メインミラーＭ１は撮影者によってレリーズボタン（図示せず）が完全に押し込まれるまで光軸に対して４５度傾いており、ファインダ８０へ撮影レンズ１０からの光を反射させる。メインミラーＭ１はいわゆるクイックリターンミラーである。
【００２０】
ファインダ８０はメインミラーＭ１の上方に配置されている。ファインダ８０はペンタプリズム８１と接眼レンズ８２とで構成されている。
【００２１】
メインミラーＭ１で反射されファインダ８０に向かった光の一部は、ＡＥセンサ９０に入射する。ＡＥセンサ９０は被写体からの光を測光し、この測光値から絞り値やシャッタスピードが決定される。
【００２２】
メインミラーＭ１の後方にはサブミラーＭ２とシャッタ２０とＣＣＤ３０とが配置されている。サブミラーＭ２はいわゆるクイックリターンミラーである。サブミラーＭ２は撮影者によってレリーズボタン（図示せず）が完全に押し込まれるまで光軸に対して４５度傾いており、メインミラーＭ１を透過した撮影レンズ１０からの光をＡＦセンサ５０へ反射させる。
【００２３】
ＡＦセンサ５０は撮影レンズ１０を合焦位置へ駆動させるための測距・測光を行なう。
【００２４】
シャッタ２０は台板２１と中間板２２とカバー板２３と先膜２４と後膜２５とを有する。
先膜２４は中間板２２とカバー板２３との間に位置し、後膜２５は台板２１と中間板２２との間に位置する。先膜２４、後膜２５は台板２１に支持され、ばね（図示せず）によって図２の下方へ付勢されている（先膜２４が走行を開始した後、後膜２５が走行し始める）。なお、シャッタスピードが遅いときには先膜２４が完全に走行し終ってから後膜２５が走行し始め、シャッタスピードが速いときにはスリット２０ａ（図２参照）が開いた状態で後膜２５が先膜２４に追随して走行し始める。
【００２５】
撮影者によってレリーズボタンが完全に押し込まれたとき、メインミラーＭ１及びサブミラーＭ２はそれぞれほぼ水平位置まで上方へ回転（アップ）して光軸Ｌから外れ、撮影レンズ１０に入射した光をＣＣＤ３０（受光面３０ａ）へ導く。
【００２６】
ＣＣＤ３０は図示しない被写体の光学像を撮像する。
【００２７】
駆動部４０は例えばモータであり、制御部６０からの指示に基づいて撮影レンズ１０を合焦位置へ駆動するとともに、撮影レンズ１０の位置を検出する。
【００２８】
制御部６０はワンチップマクロコンピュータ（以下マイコンという）であり、ＣＰＵ（画像データ補正手段）６１及びメモリ（記憶手段）６２を備えている。メモリ６２はＣＣＤ３０の受光面の光量ムラを補正するための補正データ等を記憶する。ＣＰＵ６１はＣＣＤ３０から出力された画像データを補正データに基づいて補正する。
【００２９】
図３はシャッタを走行させたときの光量ムラを説明するための図である。縦軸は中央からの距離を、横軸は時間をそれぞれ示す。
【００３０】
図３に示す走行曲線ａ，ｂは、平行光を用い、シャッタ２０を動作させて画像を取得したとき、露光量のムラが生じないようにばね力を調整して決められている。この走行曲線ａ，ｂはばね力によって決まる。
【００３１】
シャッタースピード１／８０００で撮影したときの露光量のムラは基準値に対して０．０３ＥＶ以下に調整されている。
【００３２】
図４は撮影レンズを装着してシャッタを走行させたときの光量ムラを説明するための図である。
【００３３】
図４は露光量のムラが調整されているシャッタ２０に、撮影レンズ１０として、焦点距離５０ｍｍ、開放絞り値ｆ１．４のレンズを装着し、シャッタスピード１／８０００で撮影したときの露光量のムラを示している。
【００３４】
なお、シャッタ２０は平行光で正確な秒時となるようにスリット幅が決められているので、撮影レンズ１０を通る真っ直ぐな光が当たる受光面中央で正確なシャッタースピードに調整されている。
【００３５】
撮影レンズ１０のカメラ本体への装着によって斜め（平行でない）光束が、先膜２４と後膜２５とによって形成されるスリット２０ａを斜めに通るため、受光面の上方の露光量が増加し、受光面の下方の露光量が減少する（図４参照）。図４の場合、光量差１．２ＥＶもの露光量のムラ（受光ムラ）が生じていることがわかる。
【００３６】
光束の状態、シャッタスピードが同一であれば、上記光量差は再現されるため、光束の状態、シャッタスピード情報に基づいて光量差を補正して光量ムラのない画像データを得ることができる。
【００３７】
次に、上記デジタルカメラの動作を説明する。
【００３８】
図５はデジタルカメラの動作を説明するフローチャートである。図５において、Ｓ１〜Ｓ１２はデジタルカメラの動作の各ステップを示す。
【００３９】
まず、レリーズボタンを押す（Ｓ１）。
【００４０】
その後、撮影レンズ１０との間で通信を行ない、制御部６０に後述する撮影レンズ１０の特性値を取り込む（Ｓ２）。
【００４１】
次に、ＡＦセンサ５０、ＡＥセンサ９０で被写体の測光・測距を行なう（Ｓ３）。
【００４２】
その後、ステップＳ３で得られた測定結果に基づいて撮影レンズ１０の絞り値、シャッタスピードを決定し、また被写体に焦点を合わせる撮影レンズ１０の移動量を算出する（Ｓ４）。
【００４３】
次に、決定されたシャッタスピード、メモリ６２に記憶された受光量データを基に補正データを作成する（Ｓ５）。受光量データは、輝度が均一な面に対して所定の基準レンズを使用して測光・測距を行ない、シャッタスピードを変更し予め取得されたデータである。補正データは、受光量データと撮影レンズ１０のメモリに予め記憶された特性値（レンズの射出瞳位置等）とシャッタスピードとに基づいて作成される。
【００４４】
補正データを作成する方法について図２，７を参照して具体的に説明する。
【００４５】
図７（ａ），（ｂ）は露光ムラを説明するための図である。
【００４６】
図７（ａ）は受光量データである。この受光量データは平行光をシャッタ２０に入射させた場合のＣＣＤ３０の露光ムラを示しており、露光ムラは非常に小さくなっている。ＣＣＤ３０に入射する光の角度は、シャッタ２０の先膜２４と後膜２５との間隔と、撮影レンズ１０の特性（射出瞳の位置、焦点距離、絞り値等）とから計算することができる。計算されたＣＣＤ３０に入射する光の角度と、受光量データとからＣＣＤ３０の露光ムラを計算することができる。
【００４７】
図７（ｂ）は、撮影レンズ１０として、焦点距離５０ｍｍ、開放絞り値ｆ１．４のレンズを装着し、射出瞳がＣＣＤ３０から所定距離にあるときの露光ムラを計算した結果の一例である。露光ムラデータは、シャッタ走行方向での各点で計算する。なお、撮影レンズ１０の特性値は撮影レンズ１０のメモリ１１（図１参照）に記憶されているものを使用し、シャッタ２０の先膜２４と後膜２５との間隔は予めカメラのメモリ６２に記憶されているものを使用する。
【００４８】
計算された各点での露光ムラの値を後述する所定の値（０ＥＶ、平均値、最低値等）にするための値が、補正データである。補正データは、例えば０ＥＶに補正する場合、図７（ｂ）において光軸から上方向（シャッタの走行が始まる方向）に１２ｍｍ離れた点の０．７ＥＶを０ＥＶに補正し、上方向に６ｍｍ離れた点の０．２５ＥＶを０ＥＶに補正し、光軸上では補正せず、下方向に６ｍｍ離れた点の−０．２ＥＶを０ＥＶに補正し、下方向に１２ｍｍ離れた点の−０．４５ＥＶを０ＥＶに補正するための値である。補正データの計算には、特性値のうち少なくとも瞳位置のデータ等が使用される。
【００４９】
なお、平行光がＣＣＤ３０に入射したときには、露光ムラがないと仮定し、受光量データを使用せずに撮影レンズ１０の特性値だけから補正データを作成しても構わない。
【００５０】
その後、メインミラーＭ１及びサブミラーＭ２をアップさせてファインダ８０及びＡＦセンサ５０に導かれていた光をＣＣＤ３０へ導く（Ｓ６）。同時に、撮影レンズ１０の絞りを決められた値にするとともに、駆動部４０を駆動して撮影レンズ１０を合焦位置に移動させて、ＣＣＤ３０を受光可能な状態とする。
【００５１】
次に、決められたシャッタスピードとなるようにシャッタ２０の先膜２４、後膜２５を走行させ、ＣＣＤ３０で受光する（Ｓ７）。
【００５２】
その後、ＣＣＤ３０に蓄積された電荷をデジタルデータ（画像データ）に変換する（Ｓ８）。
【００５３】
次に、メモリ６２から読み出した補正データに基づいてＣＣＤ３０から出力された画像データの補正をＣＰＵ６１で行なう（Ｓ９）。
【００５４】
その結果、光量ムラのない良好な画像データが作成される（Ｓ１０）。
【００５５】
次に、画像データをメモリ（図示せず）に記憶させる（Ｓ１１）。
【００５６】
その後、画像データをメモリカード等の記録メディアに記憶させる（Ｓ１２）。
【００５７】
なお、カメラ側ではシャッタ２０（先膜２４、後膜２５）の走行が完了した後、メインミラーＭ１及びサブミラーＭ２を光軸に対して４５度をなすように回転（ダウン）させて、ファインダ８０及びＡＦセンサ５０に光を導くとともに、例えばモータ（図示せず）によってシャッタチャージ動作（シャッタを作動可能な状態にする動作）を行ない、シャッタ２０を走行可能な状態にする。
【００５８】
次に、補正方法を説明する。
【００５９】
図６（ａ）〜（ｄ）は補正方法を説明するための図である。縦軸は露光量を、横軸は受光面の縦方向の位置をそれぞれ示す。
【００６０】
まず、受光面３０ａの中央の光量の値に画像データの光量を合わせるように補正データを作成して補正する場合（図６（ａ）参照）について説明する。
【００６１】
画像データに補正データを掛け合わせたとき、画像データの光量が受光面３０ａの中央の光量の値（図６（ａ）では０ＥＶのときの光量）になるように補正データが作成されている。この補正方法によれば、受光面３０ａの中央の光量を基準とする均一な露光量の画像データを作成することができるとともに、受光面３０ａの中央で正確なシャッタスピードが得られるので、撮影するときの露光量として最適な画像データを作成することができる。
【００６２】
次に、受光面３０ａの全体の光量の平均値に画像データの光量を合わせるように補正する場合（図６（ｂ）参照）について説明する。
【００６３】
画像データに補正データを掛け合わせたとき、画像データの光量が受光面３０ａの全体の光量の平均値（図６（ｂ）では０ＥＶのときより僅かに大きい光量）になるように補正データが作成されている。この補正方法によれば、受光面３０ａの受光量の平均値を基準とする均一な光量の画像データを作成することができるとともに、受光量の過不足による影響がもっとも少ない、補正による白飛び、ノイズの発生等を極力抑えた画像データを作成することができる。
【００６４】
次に、受光面３０ａ全体の光量の最小値に画像データの光量を合わせるように補正する場合（図６（ｃ）参照）について説明する。
【００６５】
画像データに補正データを掛け合わせたとき、画像データの光量が受光面３０ａの全体の光量の最小値（図６（ｃ）では約−０．４ＥＶのときの光量）になるように補正データが作成されている。この補正方法によれば、受光面３０ａの全体の光量の最小値に合った均一な光量の画像データを作成することができるとともに、受光量不足を増幅することなくノイズの発生、白飛びのない画像を画像データを作成することができる。
【００６６】
最後に、受光面３０ａの全体の光量の最大値に画像データの光量を合わせるように補正する場合（図６（ｄ）参照）について説明する。
【００６７】
画像データに補正データを掛け合わせたとき、画像データの光量が受光面３０ａの全体の光量の最大値（図６（ｄ）では約０．８ＥＶのときの光量）になるように補正データが作成されている。この補正方法によれば、受光面３０ａの全体の光量の最大値に合った均一な光量の画像データを作成することができるとともに、真っ黒に潰れることのない画像データを作成することができる。
【００６８】
なお、オートフォーカス機能により合焦した位置の光量に合わせるように画像データを補正することによって、撮影者が狙った被写体の最良の画像データを作成することができる。
【００６９】
この実施形態によれば、シャッタ２０の先膜２４と後膜２５との光軸方向の位置ずれに起因する画像データの光量ムラを補正することができるので、良好な画像データを作成することができる。
【００７０】
なお、上記実施形態では撮像手段としてＣＣＤを用いたが、これに代えてＣＭＯＳセンサを用いてもよい。
【００７１】
また、補正方法としては、予め上記複数の補正方法のうちの１つを決めておいてもよいし、撮影者が図示しないディスプレイに表示された画像を見て上記複数の補正方法のうちの１つを選択してもよいし、画像データの光量をカメラ側で判断して上記複数の補正方法のうちの最適のものを選択してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係るデジタルカメラのブロック図である。
【図２】図２はデジタルカメラを示す概念図である。
【図３】図３はシャッタを走行させたときの光量ムラを説明するための図である。
【図４】図４は撮影レンズを装着してシャッタを走行させたときの光量ムラを説明するための図である。
【図５】図５はデジタルカメラの動作を説明するフローチャートである。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は補正方法を説明するための図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は露光ムラを説明するための図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０：撮影レンズ、１１：メモリ（記憶部）、２０：シャッタ、２４：先膜、２５：後膜、３０：ＣＣＤ（撮像手段）、３０ａ：受光面、４０：駆動部（駆動手段）、５０：ＡＦセンサ（検出手段）、６１：ＣＰＵ（画像データ補正手段）、６２：メモリ（記憶手段）、Ｌ：光軸。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４１１２
【氏名又は名称】株式会社ニコン
|
| 【出願日】 |
平成１８年８月１日（２００６．８．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１５５７
【弁理士】
【氏名又は名称】木内 修
|
| 【公開番号】 |
特開２００８−３５４５０（Ｐ２００８−３５４５０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成２０年２月１４日（２００８．２．１４） |
| 【出願番号】 |
特願２００６−２０９４０６（Ｐ２００６−２０９４０６） |
|