(57)【要約】【課題】  電磁モータを用いてシャッタ羽を往復回動させるメカニカルシャッタにおいて、ストッパによる跳ね返りや揺動によりシャッタ羽がずれ、光の透過／遮蔽の切り換えの精度が低下する。【解決手段】  開動作において時刻ｔ2にシャッタ羽がストッパに到達した後も時刻ｔ3まで、電磁モータの駆動力を発生させ、跳ね返りを防止する。また、時刻ｔ3以降は、ＰＷＭ変調された制御信号Ｍopenを生成して、電磁モータの駆動電圧Ｖmを漸次低減させる。これにより、消費電力を抑制しつつ、シャッタ羽が揺動等の外乱により移動することが抑制される。閉動作の開始前にシャッタ羽を開放状態側のストッパへ付勢することで、閉動作を一定位置から開始させることができ、光の透過／遮蔽の状態の切り換えの精度が向上する。【選択図】        図３
2006162896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を遮蔽状態とする位置と開放状態とする位置との間での状態間移動を可能に構成され、前記開口部における光通過の可否を制御する遮光板と、
前記遮蔽状態又は前記開放状態において前記遮光板に当接して前記状態間移動の限界位置を規定するストッパと、
前記遮光板に駆動力を与える電磁モータと、
前記電磁モータにその駆動方向に応じた向きの駆動電流を供給する電源回路と、
を有し、
前記電源回路は、前記状態間移動の開始から終点到達までの移動期間において前記駆動電流を前記電磁モータに供給すると共に、前記移動期間の前又は後の所定の静定期間において前記ストッパへ前記遮光板を付勢する前記駆動電流を供給すること、
を特徴とするメカニカル光シャッタ装置。
【請求項２】
開口部を遮蔽状態とする位置と開放状態とする位置との間での状態間移動を可能に構成され、前記開口部における光通過の可否を制御する遮光板と、
少なくとも一方向への前記状態間移動において前記遮光板に当接して当該状態間移動の終点を定めるストッパと、
前記遮光板に駆動力を与える電磁モータと、
前記電磁モータにその駆動方向に応じた向きの駆動電流を供給する電源回路と、
を有し、
前記電源回路は、前記ストッパへ向けた前記状態間移動に対して、当該状態間移動の開始から終点到達までの移動期間において前記駆動電流を前記電磁モータに供給すると共に、前記終点到達後の所定の制動期間においても同じ向きの前記駆動電流を供給すること、
を特徴とするメカニカル光シャッタ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のメカニカル光シャッタ装置において、
前記電源回路は、前記制動期間に続く所定の保持期間において、前記電磁モータの前記駆動力を漸次低減させること、を特徴とするメカニカル光シャッタ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のメカニカル光シャッタ装置において、
前記電源回路は、前記保持期間において、デューティ比が漸次低下するパルス列に応じて前記駆動電流を制御し前記駆動力を制御すること、を特徴とするメカニカル光シャッタ装置。
【請求項５】
電子シャッタ動作に応じて露光期間を開始する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の撮像部への光入射の可否を制御するメカニカル光シャッタと、を有する撮像装置において、
前記メカニカル光シャッタは、
前記撮像部を遮蔽状態とする位置と開放状態とする位置との間での状態間移動を可能に構成された遮光板と、
前記開放状態において前記遮光板に当接して前記遮蔽状態から前記開放状態への向きの前記状態間移動の限界位置を規定する開放状態側ストッパと、
前記遮光板に駆動力を与える電磁モータと、
前記電磁モータにその駆動方向に応じた向きの駆動電流を供給する電源回路と、
を有し、
前記電源回路は、前記開放状態から前記遮蔽状態への前記状態間移動により前記露光期間を終了するに際して、当該状態間移動の開始に先行する所定の静定期間において、前記開放状態側ストッパへ前記遮光板を付勢する前記駆動電流を前記電磁モータに供給し、その後、前記遮蔽状態へ前記遮光板を移動させる前記駆動電流を供給し当該状態間移動を開始すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項６】
電子シャッタ動作に応じて露光期間を開始する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の撮像部への光入射の可否を制御するメカニカル光シャッタと、を有する撮像装置において、
前記メカニカル光シャッタは、
前記撮像部を遮蔽状態とする位置と開放状態とする位置との間での状態間移動を可能に構成された遮光板と、
前記遮蔽状態において前記遮光板に当接して前記開放状態から前記遮蔽状態への向きの前記状態間移動の限界位置を規定する遮蔽状態側ストッパと、
前記遮光板に駆動力を与える電磁モータと、
前記電磁モータにその駆動方向に応じた向きの駆動電流を供給する電源回路と、
を有し、
前記電源回路は、前記露光期間の終了時の前記状態間移動の開始から前記遮蔽状態側ストッパに到達するまでの移動期間において前記駆動電流を前記電磁モータに供給すると共に、前記遮蔽状態側ストッパに到達後の所定の制動期間においても同じ向きの前記駆動電流を供給すること、
を特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカル光シャッタ装置及び撮像装置に関し、特に、光の透過／遮蔽の切り換えを精度良く行い、高精度の露光時間制御を可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、撮像装置に用いられる電磁コイル型メカニカルシャッタの概略のブロック図である。タイミング発生回路２は、撮像回路（図示せず）から撮像画像の画面単位の同期信号を入力され、それに基づいてシャッタ動作タイミング信号を生成する。ドライバ回路４は、そのシャッタ動作タイミング信号に応じて駆動電流を生成し、シャッタ部６へ供給する。シャッタ部６は、永久磁石及び電磁コイルを用いたアクチュエータ（電磁モータ）と、それにより駆動されるシャッタ羽（遮光板）とを含んで構成される。ドライバ回路４からの駆動電流は電磁コイルに供給され、電磁コイルはその電流の向きに応じた磁界を発生し、永久磁石との相互作用に応じた方向の駆動力を発生させる。この駆動力によってシャッタ羽が移動され、例えば、固体撮像素子の撮像部へ光を取り込む開口部を遮蔽したり、開放したりするシャッタ動作が実現される。以降、光の入射経路（開口部）を遮蔽するシャッタ動作を閉動作、開放するシャッタ動作を開動作と称する。これら開閉動作はそれぞれ、可動範囲の両端に設けられたストッパで制止される。
【０００３】
ドライバ回路４は、図６に示すＨ型ブリッジ回路により構成することができ、タイミング発生回路２が生成するシャッタ動作タイミング信号であるＭopen信号及びＭclose信号に応じて電磁コイルへの駆動電流の向きを切り換えることができる。この駆動電流の方向の切り換えにより、シャッタ羽の開閉動作の向きを制御することができる。
【０００４】
図７は、従来のシャッタ動作を説明するタイミング図である。Ｍopen信号は、シャッタ羽を開放状態へ移動させる駆動力の発生を指示する信号であり、一方、Ｍclose信号は、シャッタ羽を遮蔽状態へ移動させる駆動力の発生を指示する信号である。Ｖmはドライバ回路４が電磁コイルＬの両端子間に印加する電圧信号であり、例えば、Ｍopen信号がＨレベル（オン状態）のときＶmは正電圧、Ｍclose信号がＨレベル（オン状態）のときＶmは負電圧となる。なお、Ｖmの中間状態は高出力インピーダンスの状態であり、電磁コイルに電源が供給されていない状態である。また図７に示す光量は開口部から取り込まれる光の量であり、Ｍopenのオンに応じて増加し、Ｍcloseのオンに応じて減少する様子が示されている。
【０００５】
従来は、Ｍopenは、開動作の開始からシャッタ羽が開動作の終点、すなわち開放状態側のストッパに到達するまでの期間、Ｈレベルとされる。当該期間に応じた期間、Ｖmは所定の正電圧とされる。なお、Ｍopen（又はＭclose）の変化とＶmの変化との間にはディレイが存在し、図７にはこれが表されている。Ｖmが正電圧となったことに応じて、シャッタ羽が電磁モータにより駆動され開動作を開始し、遮蔽されていた開口部が次第に開放状態に移行し、入射光量も次第に増加する。開口部が完全に開放状態となると、開口部を通過可能な光量は基本的に一定となる。
【０００６】
一方、Ｍcloseは、閉動作の開始からシャッタ羽が閉動作の終点、すなわち遮蔽状態側のストッパに到達するまでの期間、Ｈレベルとされる。当該期間に応じた期間、Ｖmは所定の負電圧とされる。Ｖmが負電圧となったことに応じて、シャッタ羽が電磁モータにより駆動され閉動作を開始し、開放状態にあった開口部が次第に遮蔽状態に移行し、入射光量も次第に減少する。開口部が完全に遮蔽状態となると、開口部を通過可能な光量は基本的に０となる。
【０００７】
開動作と閉動作との間の期間、すなわちＭopen信号及びＭclose信号がいずれもＬレベルの期間は、上述のように電磁コイルに電源が供給されていない状態である。そのため、シャッタ羽は電磁モータからの駆動力を及ぼされていない。この期間は、シャッタ羽は永久磁石の磁力により現在の状態に自己保持された状態にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
シャッタ羽が自己保持されている期間は、シャッタ装置が揺動される等の外乱によりシャッタ羽が動きやすい。また、開閉動作においてシャッタ羽がストッパに到達すると電磁モータの駆動力が作用しない自己保持状態とされるため、シャッタ羽はストッパに到達後に当該到達時の衝撃の反動で跳ね返りやすい。自己保持期間とされるＭopen信号及びＭclose信号がいずれもＬレベルの期間は、開口部が完全に開放状態又は遮蔽状態にあることが期待されるが、上述のような原因でシャッタ羽が動く結果、１つには、開放状態にある開口部が部分的に遮られたり、逆に遮蔽状態にある開口部が部分的に開いたりするという問題があった。例えば、図７には、ストッパによる跳ね返りにより、開放状態にて一時的な光量の減少期間１０や遮蔽状態にて一時的な光量の増加期間１２が生じる様子が示されている。例えば、このような現象が撮像装置のシャッタ機構において生じると、露光期間における均一な露光が妨げられたり、二重露光が生じるといった不都合があった。
【０００９】
また、もう１つには、開閉動作におけるシャッタ羽の移動開始位置にずれが生じるため、開閉動作に要する時間にばらつきを生じるという問題があった。ここで、固体撮像素子を用いた撮像装置には、露光開始を電子シャッタで規定する一方、露光終了をメカニカルシャッタ機構の動作で規定するものがある。そのような撮像装置では、特にメカニカルシャッタの閉動作におけるシャッタ羽の移動開始位置のばらつきが露光期間のばらつきとなり撮像画像に悪影響を及ぼし得るという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、光の透過／遮蔽の切り換えを高精度に行うことができるメカニカル光シャッタ、及び高精度の露光時間制御を可能とする撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るメカニカル光シャッタ装置は、開口部を遮蔽状態とする位置と開放状態とする位置との間での状態間移動を可能に構成され、前記開口部における光通過の可否を制御する遮光板と、前記遮蔽状態又は前記開放状態において前記遮光板に当接して前記状態間移動の限界位置を規定するストッパと、前記遮光板に駆動力を与える電磁モータと、前記電磁モータにその駆動方向に応じた向きの駆動電流を供給する電源回路と、を有し、前記電源回路が、前記状態間移動の開始から終点到達までの移動期間において前記駆動電流を前記電磁モータに供給すると共に、前記移動期間の前又は後の所定の静定期間において前記ストッパへ前記遮光板を付勢する前記駆動電流を供給するものである。
【００１２】
本発明によれば、遮光板を開放状態と遮蔽状態との間で移動させるために必要な駆動電流が供給されるだけでなく、遮光板の移動の開始前又は遮光板が終点のストッパまで移動した後においても駆動電流が供給される静定期間が設けられる。この静定期間での駆動電流は、遮光板を最寄りのストッパに付勢し、静定させることを目的とする。これにより、移動期間前の静定期間では、遮光板の移動開始位置のばらつきが抑制され、移動期間後の静定期間では、移動の終点のストッパに当たった際における遮光板の跳ね返りが抑制される。
【００１３】
本発明に係るメカニカル光シャッタ装置は、開口部を遮蔽状態とする位置と開放状態とする位置との間での状態間移動を可能に構成され、前記開口部における光通過の可否を制御する遮光板と、少なくとも一方向への前記状態間移動において前記遮光板に当接して当該状態間移動の終点を定めるストッパと、前記遮光板に駆動力を与える電磁モータと、前記電磁モータにその駆動方向に応じた向きの駆動電流を供給する電源回路と、を有し、前記電源回路が、前記ストッパへ向けた前記状態間移動に対して、当該状態間移動の開始から終点到達までの移動期間において前記駆動電流を前記電磁モータに供給すると共に、前記終点到達後の所定の制動期間においても同じ向きの前記駆動電流を供給するものである。
【００１４】
本発明によれば、遮光板が終点のストッパまで移動した後においても駆動電流が供給される制動期間が設けられる。この制動期間での駆動電流は、遮光板を終点のストッパに付勢し、速やかに静止させることを目的とする。これにより、移動の終点のストッパに当たった際における遮光板の跳ね返りが抑制される。
【００１５】
本発明に係るメカニカル光シャッタ装置においては、前記電源回路が、前記制動期間に続く所定の保持期間において、前記電磁モータの前記駆動力を漸次低減させる。
【００１６】
本発明の好適な態様は、前記電源回路が、前記保持期間において、デューティ比が漸次低下するパルス列に応じて前記駆動電流を制御し前記駆動力を制御するメカニカル光シャッタ装置である。
【００１７】
本発明によれば、遮光板の移動が停止された後も、遮光板にその終点のストッパに向けた付勢力が及ぼされ、揺動等により遮光板の位置がずれることが抑制される一方、その付勢のための駆動力を漸次低減することで消費電力が抑制される。
【００１８】
本発明に係る撮像装置は、電子シャッタ動作に応じて露光期間を開始する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の撮像部への光入射の可否を制御するメカニカル光シャッタと、を有するものであって、前記メカニカル光シャッタが、前記撮像部を遮蔽状態とする位置と開放状態とする位置との間での状態間移動を可能に構成された遮光板と、前記開放状態において前記遮光板に当接して前記遮蔽状態から前記開放状態への向きの前記状態間移動の限界位置を規定する開放状態側ストッパと、前記遮光板に駆動力を与える電磁モータと、前記電磁モータにその駆動方向に応じた向きの駆動電流を供給する電源回路と、を有し、前記電源回路が、前記開放状態から前記遮蔽状態への前記状態間移動により前記露光期間を終了するに際して、当該状態間移動の開始に先行する所定の静定期間において、前記開放状態側ストッパへ前記遮光板を付勢する前記駆動電流を前記電磁モータに供給し、その後、前記遮蔽状態へ前記遮光板を移動させる前記駆動電流を供給し当該状態間移動を開始するものである。
【００１９】
本発明によれば、電源回路は、遮光板を開放状態から遮蔽状態へ移動させるために必要な駆動電流の供給に先行する静定期間にて、当該移動とは反対方向の駆動力を生じる駆動電流を供給し、開放状態側のストッパに遮光板を付勢する。これにより、遮光板の移動開始位置のばらつきが抑制され、露光期間の終了タイミングが精度良く決定される。
【００２０】
他の本発明に係る撮像装置は、電子シャッタ動作に応じて露光期間を開始する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の撮像部への光入射の可否を制御するメカニカル光シャッタと、を有するものであって、前記メカニカル光シャッタが、前記撮像部を遮蔽状態とする位置と開放状態とする位置との間での状態間移動を可能に構成された遮光板と、前記遮蔽状態において前記遮光板に当接して前記開放状態から前記遮蔽状態への向きの前記状態間移動の限界位置を規定する遮蔽状態側ストッパと、前記遮光板に駆動力を与える電磁モータと、前記電磁モータにその駆動方向に応じた向きの駆動電流を供給する電源回路と、を有し、前記電源回路が、前記露光期間の終了時の前記状態間移動の開始から前記遮蔽状態側ストッパに到達するまでの移動期間において前記駆動電流を前記電磁モータに供給すると共に、前記遮蔽状態側ストッパに到達後の所定の制動期間においても同じ向きの前記駆動電流を供給するものである。
【００２１】
本発明によれば、遮蔽状態側のストッパでの遮光板の跳ね返りが抑制され、その跳ね返りによって固体撮像素子の二重露光が生じることが抑制され、露光期間の終了タイミングの精度が向上し得る。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、メカニカル光シャッタ装置における光の透過／遮蔽の切り換えの精度が向上し、また撮像装置における露光時間の制御の精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）である撮像装置について、図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本撮像装置の概略のブロック図である。この撮像装置２０は、撮像ユニット２２とシャッタユニット２４とを含んで構成される。撮像ユニット２２は、イメージセンサ３０、センサドライバ回路３２、及び撮像回路３４を含んで構成される。またシャッタユニット２４はシャッタ部３６、シャッタドライバ回路３８、パルス変調回路４０、及びタイミング発生回路４２を含んで構成される。
【００２５】
イメージセンサ３０は固体撮像素子であり、ここではフレーム転送型ＣＣＤイメージセンサを用いている。センサドライバ回路３２は、撮像回路３４が出力する垂直同期信号ＶＤや水平同期信号ＨＤといったタイミング信号に基づいて、イメージセンサ３０を駆動する各種クロック信号を生成してイメージセンサ３０へ供給する。撮像回路３４は、信号ＶＤ，ＨＤの生成を行うほか、イメージセンサ３０が出力する画像信号に対する信号処理を行う。
【００２６】
撮像回路３４で生成された垂直同期信号ＶＤはタイミング発生回路４２にも入力され、タイミング発生回路４２は、当該信号ＶＤに基づいてシャッタ動作タイミング信号としてＭopen信号及びＭclose信号を生成する。パルス変調回路４０は、シャッタ動作タイミング信号を入力され、その元のパルスの後に、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）されたパルス列を付加してシャッタドライバ回路３８へ出力することができる。パルス変調回路４０によるそのような操作は、例えば本装置では、後述するようにＭopen信号に対して行われる。シャッタドライバ回路３８は、パルス変調回路４０から出力されるＭopen信号及びＭclose信号に応じて駆動電流を生成し、シャッタ部３６へ供給する。シャッタ部３６は、永久磁石及び電磁コイルを用いたアクチュエータである電磁モータと、それにより駆動されるシャッタ羽とを含んで構成されメカニカル光シャッタであり、イメージセンサ３０の撮像部への光の入射を制御する。
【００２７】
図２は、シャッタ部３６の構造を説明する模式的な平面図である。シャッタ基板５０に開口部５２が設けられ、この開口部５２を遮蔽可能なシャッタ羽５４が軸５６の周りに回動可能に取り付けられる。軸５６は電磁モータ５８により正逆両方向に回転可能であり、シャッタ羽５４はこの軸５６を介して伝達される電磁モータ５８の駆動力により、開口部５２を開放する開動作の方向（図において時計回り方向）及び開口部５２を遮蔽する閉動作の方向（図において反時計回り方向）に回転される。
【００２８】
図２ではシャッタ羽５４ａは、開口部５２が遮蔽状態にあるときのシャッタ羽５４の位置、またシャッタ羽５４ｂは開放状態にあるときの位置を示している。シャッタ羽５４ａは、ストッパ（遮蔽状態ストッパ）６０に当接して、それ以上の反時計回りの回転を阻止される。また、シャッタ羽５４ｂは、ストッパ（開放状態ストッパ）６２に当接して、それ以上の時計回りの回転を阻止される。
【００２９】
図６を用いて、シャッタドライバ回路３８の構成を説明する。上述したように図６にはＨ型ブリッジ回路が示されている。Ｈ型ブリッジ回路は、トランジスタＱ1〜Ｑ4を用いた４つのスイッチにより構成される。トランジスタＱ1，Ｑ2は互いのチャネルを直列にして接続され、同様にトランジスタＱ4，Ｑ3は互いのチャネルを直列にして接続される。これら２組のトランジスタの直列接続はそれぞれ、正電圧の電源Ｖとアースとの間に接続される。トランジスタＱ1とＱ2との接続点及びトランジスタＱ3とＱ4との接続点がそれぞれシャッタドライバ回路３８の出力端子Ｎ1，Ｎ2となる。この出力端子Ｎ1，Ｎ2の間に、電磁モータ５８の電磁コイルＬが接続される。
【００３０】
４つのスイッチのオン／オフは、パルス変調回路４０から出力されたＭopen信号及びＭclose信号により制御される。具体的には、Ｍopen信号は、電源側に接続されたトランジスタＱ1及びアース側に接続されたトランジスタＱ3それぞれのベースに印加され、Ｍopen信号がＨレベルのとき、これらトランジスタはオン状態とされ、一方、Ｍopen信号がＬレベルのとき、これらトランジスタはオフ状態とされる。また、Ｍclose信号は、電源側に接続されたトランジスタＱ4及びアース側に接続されたトランジスタＱ2それぞれのベースに印加され、Ｍclose信号がＨレベルのとき、これらトランジスタはオン状態とされ、一方、Ｍclose信号がＬレベルのとき、これらトランジスタはオフ状態とされる。
【００３１】
その結果、Ｍopen信号がＨレベルのとき、出力端子Ｎ1が電源Ｖに、また出力端子Ｎ2がアースに接続され、電磁コイルＬにはＮ1からＮ2への向きに電流が流れる。一方、Ｍclose信号がＨレベルのとき、出力端子Ｎ2が電源Ｖに、また出力端子Ｎ1がアースに接続され、電磁コイルＬにはＮ2からＮ1への向きに電流が流れる。このように、Ｍopen信号及びＭclose信号に応じて、電磁コイルＬに流れる電流の向きが制御され、電磁モータ５８が発生する回転駆動力の向きを切り換えることができる。
【００３２】
次に、シャッタ部３６の動作を説明する。イメージセンサ３０は電子シャッタ動作を可能に構成され、露光期間の開始は電子シャッタ動作により規定される。すなわち、シャッタ部３６を開放状態とした上で、電子シャッタ動作を行うことにより、それまでに撮像部に蓄積された信号電荷を排出し、電子シャッタ動作後から改めて信号電荷の蓄積を開始させることができる。一方、露光期間の終了は、フレーム転送型ＣＣＤイメージセンサにおいては、フレーム転送動作により、受光可能な撮像部から遮光膜で覆われた蓄積部へ信号電荷を高速に転送させることにより行うことができる。ここで、フレーム転送動作に要する時間は、転送クロックの周波数を一定とすれば、イメージセンサ３０の画素数が多いほど長くなる。そのため現在主流の非常に画素数が多いイメージセンサにおいては、フレーム転送により露光時間の終了を規定すると、スミアによる画像劣化が問題となる。そこで、シャッタ部３６を設け、シャッタ羽５４の高速な閉動作により露光期間の終了を規定することが行われる。
【００３３】
このシャッタ部３６を用いた露光終了動作は、動画撮影のような高いフレームレートに追随して行うことが難しいため、動画撮影に比べてフレームレートが低く、かつ動画像よりも高画質が要求される静止画撮影において利用される。一方、動画撮影では、高いフレームレートが要求されることと、画質面での要求が比較的緩やかであることから、フレーム転送による露光終了動作が用いられる。
【００３４】
図３は、シャッタ部３６の動作を説明するタイミング図である。図７と同様、Ｍopen信号は、シャッタ羽５４を開放状態へ移動させる駆動力の発生を指示する信号であり、一方、Ｍclose信号は、シャッタ羽５４を遮蔽状態へ移動させる駆動力の発生を指示する信号である。Ｖmはシャッタドライバ回路３８が電磁コイルＬの両端子間に印加する電圧信号であり、ここでは出力端子Ｎ2に対する出力端子Ｎ1の電圧で定義する。例えば、Ｍopen信号がＨレベルのときＶmは正電圧、Ｍclose信号がＨレベルのときＶmは負電圧となる。また図３に示す光量は開口部から取り込まれる光の量であり、Ｍopen信号のオンに応じて増加し、Ｍclose信号のオンに応じて減少する様子が示されている。
【００３５】
Mopen信号は、従来と同様、開動作の開始時刻ｔ1から、シャッタ羽５４が開動作の終点、すなわち開放状態側のストッパ６２に到達する時刻ｔ2までの期間（移動期間）、Ｈレベルとされる。本装置が従来と異なる点は、タイミング発生回路４２は、シャッタ羽５４が開放状態側まで到達した後も、時刻ｔ3までＭopen信号のＨレベルを維持する。これにより、移動期間の終わりにストッパ６２に衝突したシャッタ羽５４が当該ストッパ６２で跳ね返されることを防止、又はその跳ね返り量を低減する。時刻ｔ2からｔ3までの期間（制動期間）の長さは、例えば、シャッタ羽５４がストッパ６２に当接して静止したと見なせる状態に達するまでの時間に応じて設定することができる。例えば、制動期間において電磁モータ５８がストッパ６２側へシャッタ羽５４を付勢する力が、ストッパ６２がシャッタ羽５４に与える反動より大きい場合には、跳ね返りは防止され、制動期間を短く設定することができる。一方、反動が大きい場合には、跳ね返りは減衰しつつ何回か繰り返されることがあり、そのような場合には、跳ね返り量が許容される範囲内に減衰するまでを制動期間として設定することができる。
【００３６】
Mopen信号は制動期間の後の期間（時刻ｔ3〜ｔ4）において、デューティ比が漸次下がるようにＰＷＭ変調されたパルス列に従ってＨレベルとされる。このＰＷＭ変調されたＭopen信号のパルス列は、パルス変調回路４０により生成される。この時刻ｔ3からｔ4までの期間（保持期間）では、デューティ比に応じて、シャッタドライバ回路３８の出力端子Ｎ1とＮ2との間の電圧Ｖmは漸次低減する。これにより、従来、シャッタ羽が自己保持されていた期間において、本装置ではストッパ６２側へシャッタ羽が付勢され、その結果、撮像装置２０の揺動等によって、シャッタ羽５４が開放状態の位置からずれることが防止され得る。ここで、保持期間においてＭopenを継続的にＨレベルにするのではなく、ＰＷＭ変調したパルス列とすることにより、シャッタドライバ回路３８での消費電力が抑制される。
【００３７】
保持期間の終わりの時刻ｔ4と引き続くＭclose信号のＨレベルの開始時刻ｔ5との間には所定の間隔が設けられる。この間隔は、例えば、Ｈ型ブリッジ回路における出力の正逆の切り換え速度を考慮して定められ、基本的に出力電圧の向きの切り換えに要する長さより長く設定される。
【００３８】
保持期間の最後のパルスは、時刻ｔ5から開始される閉動作に先行して、シャッタ羽５４をストッパ６２に当接させる、閉動作を一定の位置から開始させる役目も果たす。すなわち、シャッタドライバ回路３８は、閉動作の開始に先行して生成されるパルスに応じた期間（静定期間）、シャッタ羽５４をストッパ６２に付勢する駆動電流を電磁モータ５８に供給する。これにより、シャッタ羽５４がストッパ６２に当接される位置に静定された後、シャッタドライバ回路３８は、時刻ｔ5からＨレベルとされるＭclose信号に応じて、閉動作を行う駆動電流を電磁モータ５８に供給する。
【００３９】
Mclose信号も、従来と同様、時刻ｔ5における閉動作の開始から、時刻ｔ6においてシャッタ羽５４が閉動作の終点、すなわち遮蔽状態側のストッパ６０に到達するまでの期間（移動期間）、Ｈレベルとされる。一方、本装置のＭclose信号が従来と異なる点は上述したＭopen信号についてと同様である。すなわち、タイミング発生回路４２は、シャッタ羽５４が遮蔽状態側まで到達した後も、時刻ｔ7までＭclose信号のＨレベルを維持する。これにより、移動期間の終わりにストッパ６０に衝突したシャッタ羽５４が当該ストッパ６０で跳ね返され、開口部５２が一時的にせよ部分的にせよ開放状態となることによる二重露光を防止することができる。時刻ｔ6からｔ7までの期間（制動期間）の長さは、Ｍopen信号における時刻ｔ2からｔ3までの長さと同様に定めることができる。
【００４０】
時刻ｔ5からの閉動作によりシャッタ羽５４が開口部５２を遮蔽すると、イメージセンサ３０の露光期間が終了され、この遮蔽状態の間に、撮像部の信号電荷が蓄積部を介して読み出される。
【００４１】
なお、露光期間は時刻ｔ1からの開動作により開口部５２が開放された後に行われる電子シャッタ動作のタイミングから始まる。そのため、開動作におけるシャッタ羽５４のストッパ６２での跳ね返りが収まる前に電子シャッタ動作が行われ露光期間が開始されると、例えば、跳ね返りにより撮像部の一部が遮蔽される場合、撮像面内での均一な露光が妨げられる。また、露光期間内に撮像装置の揺動等によりシャッタ羽５４の位置がずれる場合も同様の問題を生じる。これに対して本装置では、Ｍopen信号のＨレベル期間を時刻ｔ3まで延長したこと、及びＰＷＭ変調されるパルス列を時刻ｔ4まで発生することにより、跳ね返りや揺動によるシャッタ羽５４の位置ずれを防止し、露光の均一性を確保することが可能となる。
【００４２】
また、閉動作におけるシャッタ羽５４の位置ずれ防止のために、時刻ｔ7以降にＭclose信号にＰＷＭ変調されるパルス列を発生させることも可能である。
【００４３】
図４は、シャッタ部３６の他の動作を説明するタイミング図である。図４に示す動作は、図３に示す動作と同様、シャッタ羽５４の開動作及び閉動作それぞれにおける移動期間に続けて制動期間が設けられる。すなわち、開動作においては、Ｍopen信号は、シャッタ羽５４がストッパ６２に到達した時刻ｔ2の後も時刻ｔ3までＨレベルを維持され、ストッパ６２での跳ね返りが抑制される。また、閉動作においては、Ｍclose信号は、シャッタ羽５４がストッパ６０に到達した時刻ｔ6の後も時刻ｔ7までＨレベルを維持され、ストッパ６０での跳ね返りが抑制される。なお、図４に示す動作が図３に示す動作と異なる点は、Ｍopen信号の制動期間に続くＰＷＭ変調のパルス列が省かれ簡略化されている点である。
【００４４】
ちなみに、シャッタ羽の跳ね返りや揺動を抑制する他の手段としてバネの復元力を利用して付勢することが考えられるが、その付勢力と反対向きにシャッタ羽を回動させる際に、電磁モータの消費電力が大きくなることや、構造が大きくなる。これに対して、本装置の構成は、消費電力が抑制され、また小さく構成することができるため、カメラ付き携帯電話等の小型の撮像装置に好適である。
【００４５】
なお、インターライン転送型のＣＣＤイメージセンサなど他のＣＣＤイメージセンサにおいてもスミア低減の課題は存在し、ＣＭＯＳイメージセンサにおいても動きの速い被写体が歪んで撮像されるという課題が存在する。メカニカルシャッタは、これらの課題を解決するために一般的に利用される。本発明は、これら固体撮像素子に対し、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で応用される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態に係る撮像装置の概略のブロック図である。
【図２】シャッタ部の構造を説明する模式的な平面図である。
【図３】シャッタ部の動作を説明するタイミング図である。
【図４】シャッタ部の他の動作を説明するタイミング図である。
【図５】撮像装置に用いられる電磁コイル型メカニカルシャッタの概略のブロック図である。
【図６】Ｈ型ブリッジ回路の概略の回路図である。
【図７】従来のシャッタ動作を説明するタイミング図である。
【符号の説明】
【００４７】
２０  撮像装置、２２  撮像ユニット、２４  シャッタユニット、３０  イメージセンサ、３２  センサドライバ回路、３４  撮像回路、３６  シャッタ部、３８  シャッタドライバ回路、４０  パルス変調回路、４２  タイミング発生回路、５２  開口部、５４  シャッタ羽、５６  軸、５８  電磁モータ、６０，６２  ストッパ。
【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】
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