(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズユニットの少なくとも一部を、該レンズユニットの光軸に対して垂直な方向にシフトするシフト手段と、前記シフト手段を含む前記レンズユニットの少なくとも一部を、前記光軸を中心として回転させるレボルビング手段とを有する、着脱可能な前記レンズユニットを装着して用いられる撮像装置であって、
複数の画素から成る撮像素子と、
前記撮像素子を遮光するためのシャッター手段と、
前記シャッター手段による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記シャッター手段の走行方向に前記撮像素子の画素を順次リセットするリセット手段と、
前記レボルビング手段により回転された前記シフト手段のシフト方向と、前記シャッター手段の走行方向またはその逆方向とが一致しているかどうかを判断する判断手段と、
前記シフト方向と、前記シャッター手段の走行方向またはその逆方向とが一致している場合に、前記シフト手段のシフト量に基づいて、前記撮像素子において前記シャッター手段の走行方向の異なる位置にある画素の露光ムラを軽減するように、前記リセット手段によるリセットのタイミングを制御する制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記判断手段は、前記レボルビング手段により回転されていない前記シフト手段のシフト方向と、前記レボルビング手段のレボルビング角度を前記レンズユニットから取得して判断を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記レボルビング手段により回転された前記シフト手段のシフト方向と前記シャッター手段の走行方向とが一致しているか否かを示す情報を前記レンズユニットから取得して判断を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
レンズユニットの少なくとも一部を、該レンズユニットの光軸に対して傾けるティルト手段と、前記ティルト手段を含む前記レンズユニットの少なくとも一部を、前記光軸を中心として回転させるレボルビング手段とを有する、着脱可能な前記レンズユニットを装着して用いられる撮像装置であって、
複数の画素から成る撮像素子と、
前記撮像素子を遮光するためのシャッター手段と、
前記シャッター手段による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記シャッター手段の走行方向に前記撮像素子の画素を順次リセットするリセット手段と、
前記レボルビング手段により回転された前記ティルト手段のティルトの回転軸の方向と、前記シャッター手段の走行方向とが垂直であるかどうかを判断する判断手段と、
前記回転軸の方向と、前記シャッター手段の走行方向とが垂直である場合に、前記ティルト手段のティルト角度に基づいて、前記撮像素子において前記シャッター手段の走行方向の異なる位置にある画素の露光ムラを軽減するように、前記リセット手段によるリセットのタイミングを制御する制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
レンズユニットの少なくとも一部を、該レンズユニットの光軸に対して垂直な方向にシフトするシフト手段と、前記シフト手段を含む前記レンズユニットの少なくとも一部を、前記光軸を中心として回転させるレボルビング手段とを有する、着脱可能な前記レンズユニットを装着して用いられる撮像装置であって、
複数の画素から成る撮像素子と、
前記撮像素子を遮光するためのシャッター手段と、
前記シャッター手段による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記シャッター手段の走行方向に前記撮像素子の画素を順次リセットするリセット手段と、
前記レボルビング手段により回転された前記シフト手段のシフト方向及びシフト量に基づいて、該シフト量の内、前記シャッター手段の走行方向のシフト量成分を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出されたシフト量成分に基づいて、前記撮像素子において前記シャッター手段の走行方向の異なる位置にある画素の露光ムラを軽減するように、前記リセット手段によるリセットのタイミングを制御する制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
レンズユニットの少なくとも一部を、該レンズユニットの光軸に対して傾けるティルト手段と、前記ティルト手段を含む前記レンズユニットの少なくとも一部を、前記光軸を中心として回転させるレボルビング手段とを有する、着脱可能な前記レンズユニットを装着して用いられる撮像装置であって、
複数の画素から成る撮像素子と、
前記撮像素子を遮光するためのシャッター手段と、
前記シャッター手段による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記シャッター手段の走行方向に前記撮像素子の画素を順次リセットするリセット手段と、
前記レボルビング手段により回転された前記ティルト手段のティルトの回転軸の方向及びティルト角度に基づいて、該ティルト角度の内、前記シャッター手段の走行方向の傾き成分を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された傾き成分に基づいて、前記撮像素子において前記シャッター手段の走行方向の異なる位置にある画素の露光ムラを軽減するように、前記リセット手段によるリセットのタイミングを制御する制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
レンズユニットの少なくとも一部を、該レンズユニットの光軸に対して垂直な方向にシフトするシフト手段と、前記シフト手段を含む前記レンズユニットの少なくとも一部を、前記光軸を中心として回転させるレボルビング手段とを有する、着脱可能な前記レンズユニットを装着して用いられ、複数の画素から成る撮像素子と、前記撮像素子を遮光するためのシャッター手段と、前記シャッター手段による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記シャッター手段の走行方向に前記撮像素子の画素を順次リセットするリセット手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
判断手段が、前記レボルビング手段により回転された前記シフト手段のシフト方向と、前記シャッター手段の走行方向またはその逆方向とが一致しているかどうかを判断する判断工程と、
制御手段が、前記シフト方向と、前記シャッター手段の走行方向またはその逆方向とが一致している場合に、前記シフト手段のシフト量に基づいて、前記撮像素子において前記シャッター手段の走行方向の異なる位置にある画素の露光ムラを軽減するように、前記リセット手段によるリセットのタイミングを制御する制御工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項８】
レンズユニットの少なくとも一部を、該レンズユニットの光軸に対して傾けるティルト手段と、前記ティルト手段を含む前記レンズユニットの少なくとも一部を、前記光軸を中心として回転させるレボルビング手段とを有する、着脱可能な前記レンズユニットを装着して用いられ、複数の画素から成る撮像素子と、前記撮像素子を遮光するためのシャッター手段と、前記シャッター手段による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記シャッター手段の走行方向に前記撮像素子の画素を順次リセットするリセット手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
判断手段が、前記レボルビング手段により回転された前記ティルト手段のティルトの回転軸の方向と、前記シャッター手段の走行方向とが垂直であるかどうかを判断する判断工程と、
制御手段が、前記回転軸の方向と、前記シャッター手段の走行方向とが垂直である場合に、前記ティルト手段のティルト角度に基づいて、前記撮像素子において前記シャッター手段の走行方向の異なる位置にある画素の露光ムラを軽減するように、前記リセット手段によるリセットのタイミングを制御する制御工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項９】
レンズユニットの少なくとも一部を、該レンズユニットの光軸に対して垂直な方向にシフトするシフト手段と、前記シフト手段を含む前記レンズユニットの少なくとも一部を、前記光軸を中心として回転させるレボルビング手段とを有する、着脱可能な前記レンズユニットを装着して用いられ、複数の画素から成る撮像素子と、前記撮像素子を遮光するためのシャッター手段と、前記シャッター手段による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記シャッター手段の走行方向に前記撮像素子の画素を順次リセットするリセット手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
算出手段が、前記レボルビング手段により回転された前記シフト手段のシフト方向及びシフト量に基づいて、該シフト量の内、前記シャッター手段の走行方向のシフト量成分を算出する算出工程と、
制御手段が、前記算出工程で算出されたシフト量成分に基づいて、前記撮像素子において前記シャッター手段の走行方向の異なる位置にある画素の露光ムラを軽減するように、前記リセット手段によるリセットのタイミングを制御する制御工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
レンズユニットの少なくとも一部を、該レンズユニットの光軸に対して傾けるティルト手段と、前記ティルト手段を含む前記レンズユニットの少なくとも一部を、前記光軸を中心として回転させるレボルビング手段とを有する、着脱可能な前記レンズユニットを装着して用いられ、複数の画素から成る撮像素子と、前記撮像素子を遮光するためのシャッター手段と、前記シャッター手段による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記シャッター手段の走行方向に前記撮像素子の画素を順次リセットするリセット手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
算出手段が、前記レボルビング手段により回転された前記ティルト手段のティルトの回転軸の方向及びティルト角度に基づいて、該ティルト角度の内、前記シャッター手段の走行方向の傾き成分を算出する算出工程と、
制御手段が、前記算出工程で算出された傾き成分に基づいて、前記撮像素子において前記シャッター手段の走行方向の異なる位置にある画素の露光ムラを軽減するように、前記リセット手段によるリセットのタイミングを制御する制御工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、メカニカルシャッターと電子シャッター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ものである。
【背景技術】
【０００２】
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、「メカニカルシャッター」と称する。）と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、メカニカル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。
【０００３】
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。
【０００４】
上述した電子シャッターとメカニカル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次の動作を行う。即ち、メカニカルシャッターの走行方向に、画素毎、或いは、撮像素子の複数画素から成る領域毎（例えば各ライン毎）に画素のリセット（画素の蓄積電荷量をゼロにする走査）を行い、電荷蓄積を開始する。以下、このような電荷蓄積開始走査を「リセット走査」と称する。そして、所定時間経過後に、メカニカル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。従って、このリセット走査の走査パターンは、メカニカル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）。
【０００５】
一方、一眼レフタイプのデジタルカメラは一般に撮影レンズの交換が可能であるが、装着された撮影レンズにより、焦点距離や射出瞳距離（像面からレンズの射出瞳位置までの距離）が異なる。このため、上述したように電子シャッターとメカニカルシャッターを併用して撮像を行う撮像装置を構成した場合、以下のような問題がある。電子シャッターは撮像素子面で機能するが、メカニカルシャッターは撮像素子面から光軸方向に少し離れた位置に配置される。従って、撮影レンズの焦点距離や射出瞳位置等により、メカニカルシャッターによる撮像面上での遮光位置は変化する。このため、特にリセット走査されてからメカニカルシャッターにより遮光されるまでの露光時間が短い場合に、装着された撮影レンズの焦点距離、射出瞳位置等に応じて、シャッターの走行方向に露光ムラが生じてしまう。
【０００６】
このような露出ムラを低減するために、撮影レンズの状態に応じて、リセット走査の走査パターンを設定することが行われている。
【０００７】
また、結像面に対してレンズの少なくとも一部をティルトまたはシフトする撮影レンズ（以下、「ティルトシフトレンズ」と称する。）の場合、そのティルト量またはシフト量によっても、メカニカルシャッターによる撮像面上での遮光位置が変化する。従って、これらの要因によっても、上述したようなシャッター走査方向の露出ムラが発生する。ティルトシフトレンズに対しては、上記露出ムラを低減するためにティルト量またはシフト量に応じてリセット走査を行うタイミングを設定することが行われている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、ティルトシフトレンズに加え、撮像素子に対して撮影レンズの少なくとも一部を光軸に対して回転させるレボルビング機能を有する撮影レンズがある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−４１５２３号公報（段落番号［００４４］〜［００５０］、図１〜図３等）
【特許文献２】特開２００７−５３７４２号公報
【特許文献３】特開平４−１４５４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載されたメカニカルシャッターと電子シャッターを併用して撮像動作を行うティルトシフトレンズにおいては、メカニカルシャッターの走行方向と電子シャッターの走査方向、及びティルトまたはシフトの方向が一致している。従って、ティルト量またはシフト量に応じてリセット走査を行うタイミングを設定することによりシャッター走査方向の露出ムラを減少させている。
【００１１】
しかし、撮像素子に対して撮影レンズの少なくとも一部を光軸に対して回転させ、回転させた方向に該レンズをティルトまたはシフトした場合、メカニカルシャッターの走行方向及び電子シャッターの走査方向と、ティルトまたはシフトの方向が一致しない。そのため、ティルト量またはシフト量に応じてリセット走査を行うタイミングを設定すると、本来発生しないシャッター走査方向の露出ムラを発生させることになってしまう。
【００１２】
例えば、撮像素子に対して撮影レンズの少なくとも一部を光軸に対して９０度回転させその方向にティルトまたはシフトすると、レンズのティルトまたはシフトによる露出ムラはシャッター走行方向に対し９０度の角度で発生する。この状態で、ティルト量またはシフト量に応じてリセット走査を行うタイミングを設定すると、本来発生しないシャッター走行方向の露出ムラを発生させてしまう。
【００１３】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、レボルビング機構とシフトまたはティルト機構とを有する撮影レンズを用いた場合に、シャッター走査方向の露出ムラを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、レンズユニットの少なくとも一部を、該レンズユニットの光軸に対して垂直な方向にシフトするシフト手段と、前記シフト手段を含む前記レンズユニットの少なくとも一部を、前記光軸を中心として回転させるレボルビング手段とを有する、着脱可能な前記レンズユニットを装着して用いられる本発明の撮像装置は、複数の画素から成る撮像素子と、前記撮像素子を遮光するためのシャッター手段と、前記シャッター手段による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記シャッター手段の走行方向に前記撮像素子の画素を順次リセットするリセット手段と、前記レボルビング手段により回転された前記シフト手段のシフト方向と、前記シャッター手段の走行方向またはその逆方向とが一致しているかどうかを判断する判断手段と、前記シフト方向と、前記シャッター手段の走行方向またはその逆方向とが一致している場合に、前記シフト手段のシフト量に基づいて、前記撮像素子において前記シャッター手段の走行方向の異なる位置にある画素の露光ムラを軽減するように、前記リセット手段によるリセットのタイミングを制御する制御手段とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
レボルビング機構とシフトまたはティルト機構とを有する撮影レンズを用いた場合に、シャッター走査方向の露出ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態における撮像システムの構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施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。
【図３】シフトレンズ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。
【図４】異なるレンズのシフト量における電子先幕の走査曲線と、メカ後幕の走行曲線の関係を示す図。
【図５】第１の実施形態における撮像装置の撮影動作を示すフローチャート。
【図６】第１の実施形態における電子先幕（リセット走査）の走査パターンを選択するための機能構成を示すブロック図。
【図７】第１の実施形態における電子先幕（リセット走査）の走査パターンを設定する手順を示すフローチャート。
【図８】第２の実施形態における撮像装置の撮影動作を示すフローチャート。
【図９】第２の実施形態におけるシャッター走行方向のシフト量成分を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施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。本第１の実施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、撮影光学系としての着脱可能なレンズユニット１０１とを有している。
【００１９】
まず、レンズユニット１０１内の構成について説明する。１１４は撮影レンズであり、図１では、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を介して撮影レンズ１１４の駆動を制御すると共に、絞り駆動回路１１７を介して絞り１１７ａを駆動し、撮影動作時の被写体輝度に応じた絞りの制御を行う。
【００２０】
１１８はレンズシフト機構で、撮影レンズ１１４の少なくとも１枚のレンズを含む、レンズユニット１０１の少なくとも一部を、レンズユニット１０１の光軸に対して直交する予め決められた方向に移動させる。これにより、所謂アオリ撮影が可能となっている。レンズシフト機構１１８に設けられた操作部（不図示）を操作することによりレンズユニット１０１の少なくとも一部をシフトさせることができる。シフト量はシフト量検出回路１１９により検出されて、レンズＣＰＵ１１５に送られる。
【００２１】
２２０はレボルビング機構で、前記レンズシフト機構を少なくとも含むレンズユニット１０１の少なくとも一部を、レンズユニット１０１の光軸を中心に回転させる。レボルビング機構２２０に設けられた操作部（不図示）を操作することにより、レンズユニット１０１の少なくとも一部を回転させることができる。回転角度（以降、「レボルビング角度」と称する。）はレボルビング角度検出回路２２１により検出されて、レンズＣＰＵ１１５に送られる。このレボルビング機構２２０による回転と、レンズシフト機構１１８によるシフトにより、光軸に対して直交する平面上の任意の位置にレンズユニット１０１の少なくとも一部をシフトさせることが可能となる。なお、本第１の実施形態におけるレボルビング角度検出回路２２１は、レボルビング角度が、シフト方向とシャッターの走行方向またはその逆方向とを一致させる角度であるかを判断する構成であっても良い。そのような構成としては、例えば、その角度の時にオンするスイッチ等の、簡易的な構成が考えられる。例えば、カメラ本体１００を横位置に保持したときに、シャッターの走行方向が上下方向、シフト方向が左右方向である場合、レボルビング角度が±９０度のときに、シフト方向とシャッターの走査方向が一致する。この場合に上記スイッチは、オンとなる。
【００２２】
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、通信接点１２０及び１２１を介して、レンズ情報をカメラＣＰＵ１１３の要求に応じて通知する。なお、レンズ情報は、例えば、レンズユニット１０１の種類、焦点距離、射出瞳距離、焦点位置（フォーカス位置）、レンズシフト機構のシフト方向、シフト量、レボルビング角度等である。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、「メカニカルシャッター」と呼ぶ。）１０５が配置されている。メカニカルシャッター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を介してメカニカルシャッター１０５の駆動を制御する。
【００２６】
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二重相関サンプリング処理（ＣＤＳ）やゲイン（ＡＧ）処理、及び所定の処理（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。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。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。
【００２７】
上記構成を有する本実施の形態におけるカメラ本体１００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している。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。
【００２８】
図２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２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。
【００２９】
図２において、２は撮像素子１０４の撮像面、３はメカニカルシャッター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。
【００３０】
リセットライン４とメカ後幕３の先端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２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。
【００３１】
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４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「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。走査パターン保持部１５０には、このような走査パターンが複数保持されている。カメラＣＰＵ１１３は、これらのうちの一つを選択し、選択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。なお、走査パターンの選択に関する処理の詳細は後述する。
【００３２】
図３は本実施形態における撮影レンズ１１４とメカニカルシャッター１０５、撮像素子１０４の関係を示す断面図である。図３において、実線で示したレンズ１１４ａはシフトをさせずに基準光軸位置にある（シフト量がゼロである）場合の撮影レンズ１１４を示している。破線で示したレンズ１１４ｂはメカニカルシャッター１０５の走行方向と同じ方向に基準光軸位置からシフト量ｙだけシフトした位置にある場合の撮影レンズ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。
【００３３】
図３（ａ）は撮影動作におけるシャッターの開き始めの状態を示している。スリット幅Ｃは、シフト量がゼロであるレンズ１１４ａを透過した光束が、メカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって制限され、撮像面２に入射する領域の幅を示している。また、スリット幅Ｄは、シフト量がｙであるレンズ１１４ｂを透過した光束が、メカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって制限され、撮像面２に入射する領域の幅を示している。
【００３４】
図３（ａ）のタイミングでは、スリット幅Ｄの方がスリット幅Ｃよりも大きい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動した場合、スリット幅Ｄに示される領域において、レンズ１１４ｂの位置にある場合の露光量はレンズ１１４ａの位置にある場合の露光量より大きくなる。従って、レンズ１１４ａの位置で適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、シャッターの開き出しにおいては、レンズ１１４ｂの位置で撮影されたとき、露出がオーバーになってしまうことになる。
【００３５】
図３（ｂ）は撮影動作後半（撮影終了間近）の状態を示している。スリット幅Ｃ’は、シフト量がゼロであるレンズ１１４ａを透過した光束が、メカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって制限され、撮像面２に入射する領域の幅を示している。また、スリット幅Ｄ’は、シフト量がｙであるレンズ１１４ｂを透過した光束が、メカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成され、撮像面２に入射する領域の幅を示している。
【００３６】
図３（ｂ）に示されるタイミングでは、図３（ａ）に示したシャッターの開き始めの状態と同様に、スリット幅Ｄ’の方がスリット幅Ｃ’よりも大きい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅Ｄ’に示される領域において、レンズ１１４ｂの位置にある場合の露光量はレンズ１１４ａの位置にある場合の露光量より大きくなる。従って、レンズ１１４ａの位置で適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、レンズ１１４ｂの位置で撮影されたとき、露出がオーバーになってしまうことになる。また、シャッターの開き始めから開き終わりまでの間で、露出オーバーになる量は一定ではなく、変化しているため、その結果、画像の上部と下部とに露光ムラ（所謂、上下方向の露光ムラ）が発生してしまう。
【００３７】
図４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る。図４において、横軸は時間、縦軸は撮像素子上での下から上への距離を表している。
【００３８】
図４（ａ）において、１２はメカ後幕の走行パターンを表し、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走査の走査パターンを表す。走査パターン１１と走行パターン１２の時間方向の距離が撮像素子の各ラインの露光時間を表す。図４（ａ）では、撮像素子の下から上に渡ってほぼ同じ露光時間となっている。シフトレンズ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、メカ後幕の走行カーブとほぼ同じ形状の走査パターンで適正な露光が得られる。
【００３９】
前述したように、メカニカルシャッター１０５の走行方向と同方向にシフト量ｙだけシフトした位置にあるレンズ１１４ｂの場合には、露出がオーバーになる。具体的には、図４（ａ）に示すようなシャッター制御では、特に撮像面下部（＝画像の上部）において露出がオーバーとなり、撮像面上部（＝画像の下部）においても少量の露出オーバーとなる。そのため、撮像面下部で露光時間を多めに短くし、撮像面上部で露光時間を少なめに短くすることで、露光ムラを軽減するように、電子先幕の走査パターンを調整する。即ち、図４（ｂ）に示すように走査パターン１１を１１”に示す走査パターンに補正することが必要となる。
【００４０】
一方、上述とは逆に、メカニカルシャッター１０５の走行方向と逆方向にシフトした位置にあるレンズの場合では、シフト量無しの場合での電子先幕のリセット走査の走査パターンを設定すると、露出がアンダーになる。従って、撮像面下部で露光時間を少なめに長くし、撮像面上部で露光時間を多めに長くすることで、露光ムラを軽減するように、電子先幕の走査パターンを調整することになる。
【００４１】
以上のような構成を有する撮像システムの本第１の実施形態における撮像動作の概略について、図５のフローチャートを参照して、カメラの動作を追いながら説明する。なお、図５に示す処理はカメラＣＰＵ１１３が主体となって実行される処理である。
【００４２】
スイッチユニット１１２内のレリーズ釦の第１ストローク（所謂、半押し状態）が検出されると（スイッチＳＷ１のＯＮ）、処理はＳ１０１からＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２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の種類、焦点距離、射出瞳距離、レンズシフト機構のシフト方向等のレンズ情報をレンズＣＰＵ１１５から取得するように制御する。
【００４３】
次にＳ１０３において、得られたレンズ情報に基づいて、装着されたレンズユニット１０１がレンズシフト機構を有するレンズか否かを判定する。レンズユニット１０１がレンズシフト機構を有するレンズである場合はＳ１０４へ進み、レンズＣＰＵ１１５よりレボルビング角度情報を取得する。そして、Ｓ１０５に進むと、レボルビング角度がレボルビング機構により回転されたレンズシフト機構のシフト方向とシャッター走行方向またはその逆方向とを一致させる角度であるか否かを判定する。レボルビング角度が、シフト方向とシャッター走行方向またはその逆方向とを一致させる角度である場合はＳ１０６へ進み、レンズＣＰＵ１１５よりシフト量情報を取得し、Ｓ１０７に進む。一致していなければそのままＳ１０７に進む。
【００４４】
Ｓ１０７において、不図示の測光センサからの出力とＩＳＯ感度設定等の情報により、レンズの絞りを決定する。次に、ステップＳ１０８に進み、不図示の測距系によって被写体距離情報が取得され、レンズユニット１０１のフォーカス位置が決定される。そして、Ｓ１０９において、被写体輝度と絞り、ＩＳＯ感度設定等によりシャッター速度を決定し、Ｓ１１０に進む。
【００４５】
Ｓ１１０では、それまでに取得したレンズユニット１０１の種類、焦点距離、射出瞳距離、レボルビング角度、シフト量等に基づき、電子先幕の走査パターンを決定する。なお、ここで行われる電子先幕の走査パターンの決定処理については、図６及び図７を参照して詳細に後述する。
【００４６】
Ｓ１１０で電子先幕のリセット走査の走査パターンを決定した後、レリーズ釦の第２ストローク、即ち全押し状態（スイッチＳＷ２のＯＮ）が検出されると、Ｓ１１１からＳ１１２へ進み、撮影動作を実行する。まず、Ｓ１１２において、ミラー１０２をアップ（撮影光路から退避）する。そして、Ｓ１１３において、Ｓ１１０で決定された走査パターンによる電子先幕の駆動を開始する。すなわち、後述する図６に記載の垂直駆動変調回路制御部１１３ｃが、走査パターン設定部１１３ｂによって決定された走査パターンに従ってリセット走査を実行するべく、垂直駆動変調回路１０８を制御する。そして、Ｓ１１４においてメカ後幕を駆動制御して、撮像素子１０４を順次遮光し、撮像素子１０４から電荷信号を読み出して処理することにより画像を取得する。
【００４７】
最後にＳ１１５において、ミラー１０２のダウンとメカニカルシャッター１０５のシャッターチャージを行い、撮影に伴う一連のシャッター制御シーケンスが終了し、Ｓ１０１に戻る。
【００４８】
次に、Ｓ１１０で行われる走査パターンの決定処理を、図６、図７を参照して詳細に説明する。図６は本第１の実施形態による電子先幕（リセット走査）の走査パターン制御に関する構成を示すブロック図である。また、図７は走査パターンの設定処理（ステップＳ１１０）を表すフローチャートである。
【００４９】
カメラＣＰＵ１１３の情報収集部１１３ａは、装着されたレンズユニット１０１の種類、焦点距離、射出瞳距離等のレンズ情報及びシャッタースピードを収集する。更に、アオリ撮影可能なレンズにおいては、レンズシフト機構のシフト方向及びシフト量、及びレボルビング角度等のレンズ情報を更に収集する（Ｓ４０１）。そして、収集した情報を走査パターン設定部１１３ｂに渡す。走査パターン設定部１１３ｂは情報収集部１１３ａが取得した情報に基づいて、走査パターン保持部１５０に保持されている電子先幕の走査パターンの中から、使用する走査パターンを決定する（Ｓ４０２〜Ｓ４０５）。
【００５０】
まず、Ｓ４０２において、Ｓ４０１で収集した情報に基づいて、以下の条件のいずれかに当てはまっているか否かを判断する。条件は、シャッタースピードが所定値よりも遅い（シャッター秒時が所定値より長い）、レンズユニット１０１がレンズシフト機能を有さない、レボルビング角度がシフト方向とシャッター走行方向とを一致させる角度ではない、である。いずれかの条件を満たしている場合はステップＳ４０５へ進み、標準の走査パターンを適用すべき走査パターンに決定する。本第１の実施形態では、標準の走査パターンとして、例えば、図４（ａ）の走査パターン１１のようにメカ後幕の走行パターン１２とほぼ等しいもの（撮影開始から終了まで撮像素子の各ラインの露光時間がほぼ同じ）を採用する。
【００５１】
上述した条件は、以下の理由による。まず、シャッタースピードに関して、レンズユニット１０１のシフト量によって発生する露出ムラは、前述したように高速秒時でシャッターのスリット幅が狭いときに、特に大きく発生する。よって、本第１の実施形態では、シャッター秒時が長く（例えば１／８秒以下）、露出ムラが発生しても十分に無視できるシャッター秒時の範囲では、電子先幕のリセット走査パターンの補正を行わないようにしている。なお、この条件は必須ではなく、シャッタースピードにかかわらず、走査パターンを補正するようにしても構わない。
【００５２】
また、レンズシフト機構を有さない場合には、図３を参照して説明したようなシフトによる露出ムラが発生しないため、走査パターンを補正する必要がない。
【００５３】
また、レボルビング角度がシフト方向とシャッター走行方向とを一致させる角度ではない場合にシフト量に応じてリセット走査パターンの補正を行うと、逆に、本来発生しないシャッター走査方向の露出ムラを発生させてしまうという問題が発生する。そのため、レボルビング角度がシフト方向とシャッター走行方向とを一致させる角度ではない場合には、電子先幕のリセット走査パターンの補正を行わない。
【００５４】
一方、レンズユニット１０１がレンズシフト機能を有し、シャッタースピードが所定値以上（シャッター秒時が所定値以下）であって、レボルビング角度がシャッター走行方向と一致している場合、処理はステップＳ４０２からステップＳ４０３へ進む。そして、走査パターン設定部１１３ｂはステップＳ４０１で取得したシフト量に基づいて、走査パターン保持部１５０に保持された走査パターンの中から採用すべきリセット走査の走査パターンを決定する。
【００５５】
例えば、図４（ｂ）の走査パターン１１”のように変更する。この走査パターン１１”は、メカニカルシャッター１０５の走行方向と同じ方向にシフトされた場合に適切なものである。走査パターン１１”は、走査パターン１１に対して、電子先幕のリセット走査の開始タイミングをシフト量に応じて遅らせ、かつ、走査終了タイミングも開始タイミングの遅延時間よりシフト量に応じて少量分遅らせたものである。従って、走査パターン１１”はシフト量によって異なる形状になる。
【００５６】
なお、本発明における走査パターンの決定処理は上述したものに限定されるものではない。本第１の実施形態では、レボルビング機能を有する場合に、シフト方向とシャッター走行方向とが一致している場合に、少なくともシフト量に応じて走査パターンを選択することを特徴としている。従って、上述したようにシャッタースピードにかかわらず、走査パターンを補正するようにしても構わない。また、レンズユニット１０１がレンズシフト機能を有さない場合であっても、標準の走査パターンを用いずに、例えば、本願出願人による特願２００８−２０３４４３に記載されているように、レンズユニットの焦点距離に応じて走査パターンを補正しても良い。更には、シフト量と焦点距離とに基づいて走査パターンを設定しても良い。
【００５７】
上記の通り本第１の実施形態によれば、シフト方向とシャッター走行方向とが一致している場合に、少なくともシフト量に応じて走査パターンを選択することにより、シャッター走行方向の露出ムラを減少させることができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について図８〜図９を参照して説明する。なお、本第２の実施形態における撮像システムの構成は、第１の実施形態で図１を参照して説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。ただし、第２の実施形態におけるレボルビング角度検出回路はレボルビング角度を検出する構成である必要がある。
【００５９】
図８は、第２の実施形態におけるシャッター制御を示す処理である。第１の実施形態で図５を参照して説明した処理とは、レボルビング角度がレボルビング機構により回転されたレンズシフト機構のシフト方向とシャッター走行方向またはその逆方向とを一致させる角度であるか否かを判定する処理（Ｓ１０５）を行わない点で異なる。更に、Ｓ５０１における処理が追加された点でも異なる。それ以外は、図５の処理と同様であるので、同じ参照番号を付し、適宜説明を省略する。なお、図８に示す処理はカメラＣＰＵ１１３が主体となって実行される処理である。
【００６０】
本第２の実施形態では、Ｓ１０４でレボルビング角度情報を取得すると、次にＳ１０６においてレンズＣＰＵ１１５よりシフト量情報を取得してからＳ５０１に進む。
【００６１】
Ｓ５０１では、シフト量の内、シャッター走行方向成分のシフト量を算出する。ここで、シフト量の内、シャッター走査方向成分のシフト量を算出する処理について、図９を用いて説明する。
【００６２】
図９は本第２の実施形態のレンズユニット１０１の少なくとも一部のシフト量を模式的に表した図である。図９において、Ｘ軸とＹ軸の交点が光軸であり、Ｙ軸とシャッターの走行方向が一致している。θはレボルビング角度、Ｓがシフト量で、Ｌは、レボルビング角度θの方向にシフト量Ｓだけシフトした位置にあることを表している。この場合のシャッター走行方向すなわちＹ軸の方向のシフト量成分Ｈは
Ｈ＝Ｓcosθ
【００６３】
により算出することができる。
なお本第２の実施例においてシャッター走査方向のシフト量成分の算出はカメラＣＰＵ１１３が行っているが、レンズＣＰＵ１１５が行っても良い。シャッター走査方向のシフト量成分の算出が終了すると、Ｓ１０７に進む。ステップＳ１１０では、図７で説明したようにしてリセット走査の走査パターンを選択するが、本第２の実施形態では、以下の点が第１の実施形態と異なる。即ち、Ｓ４０２でレボルビング角度を判定する必要が無く、また、Ｓ４０３では、Ｓ５０１で算出したシャッター走査方向のシフト量成分に基づいて、走査パターンを決定する。
【００６４】
なお、発明における走査パターンの決定処理は上述したものに限定されるものではない。本第２の実施形態では、レボルビング機能を有する場合に、少なくともシャッターの走査方向のシフト量成分に応じて走査パターンを選択することを特徴としている。従って、上述した第１の実施形態と同様に、シャッタースピードにかかわらず、走査パターンを補正するようにしても構わない。また、レンズユニット１０１がレンズシフト機能を有さない場合であっても、標準の走査パターンを用いずにレンズユニットの焦点距離に応じて走査パターンを補正しても良い。更には、シフト量成分と焦点距離とに基づいて走査パターンを設定しても良い。
【００６５】
上記の通り本第２の実施形態によれば、少なくともシャッターの走査方向のシフト量成分に応じて走査パターンを選択することにより、シャッター走行方向の露出ムラを減少させることができる。
【００６６】
なお第１、第２の実施形態では、レンズユニット１０１がレンズシフト機構を有する場合について説明したが、本願発明は、光軸を傾倒可能なティルト機構を有する場合にも適用することが可能である。この場合、ティルトの回転軸の方向がシャッターの走行方向に対して垂直である場合に、ティルト角度に応じて、撮像面における露出ムラが低減するようなリセット走査の走査パターンを選択すればよい。または、ティルト角度の内、シャッターの走行方向のティルト角度成分に基づいて、走査パターンを選択すればよい。
【００６７】
更には、撮影時に手振れによるブレ画像が撮影されることを防止するため、撮影レンズ１１４のうち少なくとも一部をシフトする防振レンズに適用することができる。その場合について、図９を参照して簡単に説明する。光軸から防振レンズまでの距離をＳ、防振レンズのＹ軸からの角度をθ１、レボルビング角度をθ２とした場合に、θ＝θ１＋θ２として、上述した式
Ｈ＝Ｓcosθ
【００６８】
により、シャッターの走行方向のシフト量成分Ｈを算出することができる。このシフト量成分Ｈを用いて、上述した第２の実施形態と同様にして走査パターンを決定することができる。また、上述した第１の実施形態と同様に、θがシャッター走行方向またはその逆方向と一致する場合（即ち、０度）にのみ、シフト量成分Ｈ（＝シフト量Ｓ）に基づいて走査パターンを決定するようにしても良い。
また、上述した第１及び第２の実施形態では、シフト量及びシャッター走行方向のシフト量成分に基づいて、予め走査パターン保持部１５０に保持されている複数の走査パターンのいずれかを選択するものとして説明した。ここで、得られたシフト量／シフト量成分に対応する走査パターンが保持されていない場合には、得られたシフト量／シフト量成分に最も近いシフト量／シフト量成分に対応する複数の走査パターンを選択し、加重平均などにより求めることができる。また、走査パターンそのものではなく、走査パターンの近似式を保持し、得られたシフト量／シフト量成分に基づいて近似式により走査パターンを求めるようにしても良い。
【００６９】
また、上述した第１及び第２の実施形態では、レンズユニットのシフト量及びレボルビング角度をレンズユニットが検出し、カメラ本体へ通知する構成であったが、カメラ本体がレンズユニットのシフト量及びレボルビング角度を検出する構成であってもよい。また、光軸を傾倒可能なティルト機構を有する場合には、カメラ本体がレンズユニットのティルト角度を検出する構成であってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005406659.tif 000008
【図８】
0005406659.tif 000009
【図９】
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