(57)【要約】【課題】連写速度を向上しながら、露光ムラの少ない画像を得ることができる撮像装置を提供する。【解決手段】画素が二次元状に配置された撮像素子と、露光用開口部を挟んで配置された上，下後幕１４ｒｕ，１４ｒｄを露光用開口部から退避した状態に開くことによりシャッタチャージされた状態で撮像素子を露光可能な状態にし、上，下後幕１４ｒｕ，１４ｒｄを露光用開口部の中央部で閉じることにより撮像素子の露光を終了させる後幕メカニカルシャッタと、上，下後幕１４ｒｕ，１４ｒｄに各対応する上，下先幕電子シャッタｅｓｆｕ，ｅｓｆｄを有し、任意の位置の画素がリセットされてから後幕メカニカルシャッタにより遮光されるまでの時間が所定の露光時間と等しくなるように、後幕メカニカルシャッタの走行特性に基づき調整された先幕電子シャッタと、を備えた撮像装置。【選択図】図５
2011146925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先幕電子シャッタとフォーカルプレンシャッタである後幕メカニカルシャッタとにより露光時間を制御する撮像装置において、
受光した光量に応じた量の電荷を蓄積する画素が二次元状に配置された撮像素子と、
露光用開口部の中央部から相対向する方向に開く第１後幕と第２後幕とを有し、該第１後幕と該第２後幕を上記露光用開口部から退避した状態に開くことによりシャッタチャージされた状態で上記撮像素子を露光可能な状態にし、該第１後幕と該第２後幕を上記露光用開口部の中央部で閉じることにより上記撮像素子の露光を終了させる後幕メカニカルシャッタと、
上記第１後幕に対応する第１先幕電子シャッタと上記第２後幕に対応する第２先幕電子シャッタとを有し、上記撮像素子の任意の位置の画素がリセットされてから上記後幕メカニカルシャッタにより遮光されるまでの時間が所定の露光時間と等しくなるように、上記後幕メカニカルシャッタの走行特性に基づき該任意の位置の画素をリセットする先幕電子シャッタと、
を具備したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記第１先幕電子シャッタは、自己が走行してから上記所定の露光時間が経過した後に上記第１後幕が走行するように、該第１後幕の走行特性に基づき画素をリセットするものであり、
上記第２先幕電子シャッタは、自己が走行してから上記所定の露光時間が経過した後に上記第２後幕が走行するように、該第２後幕の走行特性に基づき画素をリセットするものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記後幕メカニカルシャッタは、上記第１後幕と上記第２後幕との何れか一方の後幕が閉じ動作を終了した時よりも後の時点で、該一方の後幕の走行方向辺縁のラインを他方の後幕の走行方向辺縁が通過するように、走行を行うものであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記第１後幕と上記第２後幕との何れか一方の後幕が閉じ動作を終了した時点から、該一方の後幕の走行方向辺縁のラインを他方の後幕の走行方向辺縁が通過する時点までの時間は、該時間の変動幅を見込んでも０よりも大きくなるように予め設定されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先幕電子シャッタと後幕メカニカルシャッタとにより露光時間を制御する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼タイプのデジタルカメラは、静止画の撮影を、フォーカルプレーンシャッタを用いたシャッタ機構により行うことが多い。こうしたシャッタ機構を備えたデジタルカメラで静止画を撮影するときの一般的な動作について、図１３〜図１６を参照して説明する。ここに、図１３は静止画撮影前に先幕１１４ｆにより遮光状態を実現したときの従来のシャッタ機構の様子を示す図、図１４は先幕１１４ｆを走行させその後に後幕１１４ｒを走行させてスリットにより露光を行っているときの従来のシャッタ機構の様子を示す図、図１５は後幕１１４ｒを走行させて露光を終了したときの従来のシャッタ機構の様子を示す図、図１６は従来のシャッタ機構により静止画を撮影するときの動作を示すタイミングチャートである。
【０００３】
撮像素子への光の照射範囲を規定する露光用開口部４１は、撮像素子およびシャッタ機構の近傍となる光路上に配設されている。
【０００４】
フォーカルプレーンシャッタとして構成されたシャッタ機構は、一般に、先幕１１４ｆと後幕１１４ｒとを備えて構成されている。
【０００５】
このような構成において、静止画の撮影開始を待機しているときには、図１３および図１６に示すように、先幕１１４ｆは露光用開口部４１を閉じてシャッタチャージされた状態であり、後幕１１４ｒは露光用開口部４１から退避してシャッタチャージされた状態となっている。
【０００６】
この図１３に示す状態においてレリーズ操作が行われると、図１４および図１６に示すように、まず先幕１１４ｆがリリースされて走行が行われ、光が照射され始める露光開始位置が撮像素子上を先幕走行方向に移動する。この先幕１１４ｆがリリースされてから所定の露光時間が経過したところで、次に後幕１１４ｒがリリースされて走行が行われ、光の照射が終わる露光終了位置が撮像素子上を後幕走行方向に移動する。なお、この図１４には、シャッタ速度（露光時間）がいわゆるシンクロ速度よりも速いときの様子を図示している。
【０００７】
その後、図１５および図１６に示すように後幕１１４ｒの走行が終了した後には、後幕１１４ｒにより露光用開口部４１が閉じられ、つまり撮像素子の撮像面全面が遮光される。この図１５に示すような状態において、図１６に示すように、撮像素子から撮像データの読み出しが行われる。
【０００８】
さらにその後、図１６に示すように、先幕１１４ｆおよび後幕１１４ｒのチャージアップが行われる。
【０００９】
このようなシャッタ機構により連写を行う場合には、連写の周期（連写における１枚の画像を得るための時間）は、図１６に示すＴＣ１、つまり、先幕１１４ｆをリリースしてから先幕１１４ｆおよび後幕１１４ｒのチャージアップが完了するまでの時間となる。
【００１０】
先幕および後幕の両方がメカニカルシャッタであるシャッタ機構に対して、先幕を電子シャッタとしたシャッタ機構が、例えば特開２００９−１４１８０４号公報に記載されている。図１７は、先幕を電子シャッタとした従来のシャッタ機構により静止画を撮影するときの動作を示すタイミングチャートである。
【００１１】
この構成の場合に、静止画の撮影開始を待機しているときには、後幕１１４ｒは露光用開口部４１から退避してシャッタチャージされた状態となっているが、メカニカルシャッタとしての先幕が設けられていないために、撮像素子には露光用開口部４１からの撮影光束が照射されている。
【００１２】
この状態では、撮像素子には電荷が発生することになるために、レリーズ操作が行われたところで、先幕電子シャッタｅｓｆが発生した電荷をリセットすることにより、露光が開始される。このときの先幕電子シャッタｅｓｆの走行特性は、後幕メカニカルシャッタである後幕１１４ｒの走行特性に合わせて（基本的に同じになるように）調整されている。
【００１３】
その後の後幕１１４ｒの走行による露光終了、撮像データの読み出しは、上述したようなメカニカルフォーカルプレーンシャッタの場合と同様である。ただし、さらにその後のシャッタ幕のチャージアップは、後幕１１４ｒのみについて行われる。
【００１４】
このような先幕を電子シャッタとしたシャッタ機構により連写を行う場合には、連写の周期は、図１７に示すＴＣ２、つまり、先幕電子シャッタｅｓｆの走行が開始されてから後幕１１４ｒのチャージアップが完了するまでの時間となる。この連写周期ＴＣ２は、図１６に示した連写周期ＴＣ１とほぼ同じである。
【００１５】
ところで、特開２００８−１４５４７８号公報には、メカニカルシャッタの走行時間をより短縮する技術が記載されている。該公報に記載の技術は、メカニカルシャッタである後幕シャッタを、露光用開口部を挟む両側から中央部へ向けて閉じるようにし、かつ露光用開口部の中央部から両側へ開くようにしたものとなっている。
【００１６】
この技術は、連写性能の向上にも寄与し得るものと考えられる。すなわち、カメラ等の撮像装置においては、連写性能はなるべく高いこと（つまり、１秒当たりの連写枚数が多いこと）が望まれている。ここで、上述した図１６および図１７を見ると、連写の１周期において、メカニカルシャッタのシャッタ幕をチャージアップする時間が比較的大きな割合を占めていることが分かる。これは、メカニカルシャッタのチャージアップは、シャッタ幕を走行させるためのばねをモータ等を用いて圧縮する処理になることが原因である。これに対して、上記特開２００８−１４５４７８号公報に記載された技術を用いれば、チャージアップに伴うシャッタ幕の移動距離が、幕走行方向の露光用開口部の長さの約半分で済むために、チャージアップに要する時間を大幅に短縮可能であることが分かる（本発明の実施形態に係る図５も参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−１４１８０４号公報
【特許文献２】特開２００８−１４５４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記特開２００８−１４５４７８号公報に記載の技術は、先幕電子シャッタに係る第２の作動方式に関して、段落０００４に「シャッタ羽根が従来のように一つであると、露光用開口部を完全に閉鎖するためには、方形をしている露光用開口部の一辺から、それと平行な反対側の辺まで走行する必要があるから所要時間が長くかかることになる。そのために、露光ムラを生じさせてしまうという問題がある」なる旨が記載され、段落００２５にも同様の趣旨が記載されていることから、段落００２３に記載された「レリーズボタンを押すと、固体撮像素子に蓄積された電荷が放出され、撮影のための電荷の蓄積が開始する」旨は、全画素を一括して同時にリセットする、いわゆるグローバルシャッタであると思われる。
【００１９】
先幕電子シャッタをグローバルシャッタとした場合には、後幕を両側から閉じるように構成して走行時間を如何に短縮したとしても、撮像素子の上下端部と中央部とでは露光時間が異なる（中央部の方が露光時間が長い）ことになるために、依然として無視し得ない程度の露光ムラが発生すると考えられる。
【００２０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、連写速度を向上しながら、かつ露光ムラのより少ない画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するために、本発明のある態様による撮像装置は、先幕電子シャッタとフォーカルプレンシャッタである後幕メカニカルシャッタとにより露光時間を制御する撮像装置において、受光した光量に応じた量の電荷を蓄積する画素が二次元状に配置された撮像素子と、露光用開口部の中央部から相対向する方向に開く第１後幕と第２後幕とを有し、該第１後幕と該第２後幕を上記露光用開口部から退避した状態に開くことによりシャッタチャージされた状態で上記撮像素子を露光可能な状態にし、該第１後幕と該第２後幕を上記露光用開口部の中央部で閉じることにより上記撮像素子の露光を終了させる後幕メカニカルシャッタと、上記第１後幕に対応する第１先幕電子シャッタと上記第２後幕に対応する第２先幕電子シャッタとを有し、上記撮像素子の任意の位置の画素がリセットされてから上記後幕メカニカルシャッタにより遮光されるまでの時間が所定の露光時間と等しくなるように、上記後幕メカニカルシャッタの走行特性に基づき該任意の位置の画素をリセットする先幕電子シャッタと、を具備したものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の撮像装置によれば、連写速度を向上しながら、かつ露光ムラのより少ない画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１における撮像装置の回路構成等を示すブロック図。
【図２】上記実施形態１において、後幕がチャージ状態にあるときのシャッタ機構の様子を示す図。
【図３】上記実施形態１において、後幕が走行状態にあるときのシャッタ機構の様子を示す図。
【図４】上記実施形態１において、後幕が走行終了状態にあるときのシャッタ機構の様子を示す図。
【図５】上記実施形態１において、静止画を撮影するときのシャッタ動作を示すタイミングチャート。
【図６】上記実施形態１において、上後幕と下後幕とがＣＭＯＳセンサの中心ラインにおいて同時に交差する理想的な幕走行の例を示すタイミングチャート。
【図７】上記実施形態１において、上後幕の幕速が幾らか遅くなったときの幕走行の例を示すタイミングチャート。
【図８】上記実施形態１において、上先幕電子シャッタの走行を上後幕の走行に合わせて遅らせたときの幕走行の例を示すタイミングチャート。
【図９】上記実施形態１において、上先幕電子シャッタと下先幕電子シャッタとが交差するラインが、上後幕と下後幕とが交差するラインと同一になるように調整したときの幕走行の例を示すタイミングチャート。
【図１０】上記実施形態１において、下後幕が走行後に停止したときの走行方向辺縁のラインが、先幕交差ラインと同一になるように調整したときの幕走行の例を示すタイミングチャート。
【図１１】上記実施形態１における下後幕停止ラインの求め方の一例を示す図。
【図１２】上記実施形態１における下後幕停止ラインの求め方の他の例を示す図。
【図１３】従来のシャッタ機構において、静止画撮影前に先幕により遮光状態を実現したときの様子を示す図。
【図１４】従来のシャッタ機構において、先幕を走行させその後に後幕を走行させてスリットにより露光を行っているときの様子を示す図。
【図１５】従来のシャッタ機構において、後幕を走行させて露光を終了したときの様子を示す図。
【図１６】従来のシャッタ機構により静止画を撮影するときの動作を示すタイミングチャート。
【図１７】先幕を電子シャッタとした従来のシャッタ機構により静止画を撮影するときの動作を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［実施形態１］
【００２５】
図１から図１２は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は撮像装置１１の回路構成等を示すブロック図である。
【００２６】
この撮像装置１１は、例えばデジタルカメラとして構成されていて、フォーカスレンズ１２ａと絞り機構１３とを含む撮影レンズ１２と、シャッタ機構１４と、ＣＭＯＳセンサ１５と、フォーカス制御部１６と、モータ１７と、絞り制御部１８と、モータ１９と、シャッタ制御部２０と、シャッタ制御装置２１と、ＴＧ回路２２と、信号処理回路２３と、データバス２４と、ＡＥ処理部２５と、ＡＦ処理部２６と、画像演算部２７と、画像処理回路２８と、ＬＣＤドライバ２９と、ＬＣＤ３０と、不揮発性メモリ３１と、内蔵メモリ３２と、圧縮伸張部３３と、着脱メモリ３４と、電源部３５と、入力部３６と、メインＣＰＵ３７と、を備えている。
【００２７】
撮影レンズ１２は、被写体の光学像をＣＭＯＳセンサ１５上に結像するための撮影光学系である。
【００２８】
フォーカスレンズ１２ａは、撮影レンズ１２の焦点位置を調節することにより、ＣＭＯＳセンサ１５上に合焦した光学像が結像されるようにするためのものである。
【００２９】
絞り機構１３は、撮影レンズ１２を通過する光束の範囲を規制することにより、露出を制御するためのものである。
【００３０】
シャッタ機構１４は、撮影レンズ１２からＣＭＯＳセンサ１５へ至る光束の通過時間を規制することにより、露出を制御するためのものである。ただし、本実施形態においては、メカニカルシャッタとしてのシャッタ機構１４に含まれるのは、後述するように構成された露光を終了させるための後幕１４ｒｕ，１４ｒｄ（図２等参照）のみであり、先幕は電子シャッタにより行われるようになっている。そして、本実施形態においては、後幕メカニカルシャッタである後幕１４ｒｕ，１４ｒｄはフォーカルプレンシャッタとして構成されている。
【００３１】
ＣＭＯＳセンサ１５は、受光した光量に応じた量の電荷を蓄積する画素が二次元状に配置された撮像面を有する撮像素子である。そして、ＣＭＯＳセンサ１５は、シャッタ機構１４を介して撮影レンズ１２により結像された被写体の光学像を光電変換して、電気的な画像信号を生成し出力するようになっている。
【００３２】
フォーカス制御部１６は、メインＣＰＵ３７の制御に基づき、モータ１７を介してフォーカスレンズ１２ａを駆動し、合焦させるように制御するものである。
【００３３】
絞り制御部１８は、メインＣＰＵ３７の制御に基づき、モータ１９を介して絞り機構１３を駆動し、露出値に応じた絞り開口径となるように制御するものである。
【００３４】
シャッタ制御部２０は、メインＣＰＵ３７の制御に基づき、シャッタ制御装置２１を介してシャッタ機構１４を駆動し、露出値に応じた露光時間となるように制御するものである。
【００３５】
ＴＧ回路２２は、メインＣＰＵ３７の制御に基づき、ＣＭＯＳセンサ１５を駆動するためのタイミング信号を出力するものである。ＣＭＯＳセンサ１５における電子シャッタ（本実施形態においては、特に、画素リセットを行うことにより実現される先幕電子シャッタ）は、メインＣＰＵ３７の制御に基づいて、このＴＧ回路２２によりタイミング制御が行われ実現される。
【００３６】
信号処理回路２３は、相関二重サンプリングを行うためのＣＤＳ（Correlated Double Sampling）、信号レベルを増幅するためのアンプ回路、アナログ信号をデジタルデータに変換するためのＡＤＣ（Analog to Digital converter）等を含んで構成されている。そして、信号処理回路２３の出力側はデータバス２４に接続されている。従って、信号処理回路２３は、処理結果として得られるデジタルデータを、このデータバス２４を介して、例えば内蔵メモリ３２やその他の各回路へ出力するようになっている。
【００３７】
データバス２４は、信号処理回路２３と、ＡＥ処理部２５と、ＡＦ処理部２６と、画像演算部２７と、画像処理回路２８と、ＬＣＤドライバ２９と、不揮発性メモリ３１と、内蔵メモリ３２と、圧縮伸張部３３と、着脱メモリ３４と、メインＣＰＵ３７と、が双方向に接続されていて、制御信号や各種のデータを相互に授受するためのものである。
【００３８】
ＡＥ処理部２５は、ＣＭＯＳセンサ１５からの撮影画像データに基づいて、ＡＥ評価値を算出し、算出結果をメインＣＰＵ３７に出力するものである。
【００３９】
ＡＦ処理部２６は、ＣＭＯＳセンサ１５からの撮影画像データに基づいて、ＡＦ評価値を算出し、算出結果をメインＣＰＵ３７に出力するものである。
【００４０】
画像処理回路２８は、内蔵メモリ３２に格納されている撮影画像データに対して、ホワイトバランス調整、エッジ処理等の処理を施して、処理結果の撮影画像データを内蔵メモリ３２に再び格納するものである。
【００４１】
画像演算部２７は、内蔵メモリ３２に格納されている撮影画像データに対して、加算平均処理を行い、その結果得られた生成画像を内蔵メモリ３２に再び格納するものである。
【００４２】
ＬＣＤドライバ２９は、液晶表示部であるＬＣＤ３０を駆動して、信号処理回路２３から出力されるスルー画像（ＣＭＯＳセンサ１５によりリアルタイムで撮影されている画像）を表示させるものである。
【００４３】
不揮発性メモリ３１は、メインＣＰＵ３７により実行される種々の処理プログラムや、処理プログラムを実行する際に必要な各種のデータ、さらにはユーザの設定データ等を格納する記録媒体である。
【００４４】
内蔵メモリ３２は、処理中の撮影画像データを記憶するのに用いられると共に、メインＣＰＵ３７が処理を行う際のメモリとしても用いられる例えば揮発性の記憶媒体である。
【００４５】
圧縮伸張部３３は、撮影画像データを圧縮して着脱メモリ３４に格納すると共に、着脱メモリ３４に圧縮して格納されている画像データを伸張するものである。
【００４６】
着脱メモリ３４は、処理後の画像データ（例えば圧縮処理後の画像データ）を不揮発に記録するための記録媒体であり、例えばメモリカードなどとして撮像装置１１に対して着脱可能に構成されている。従って、この着脱メモリ３４は、撮像装置１１に固有の構成でなくても構わない。
【００４７】
電源部３５は、バッテリや乾電池等を含んで構成され、メインＣＰＵ３７等を動作させる電流、モータ１７，１９等を駆動する電流、ＬＣＤ３０を駆動するための電流等を、それぞれに応じた電圧で供給するものである。
【００４８】
入力部３６は、この撮像装置１１の電源をオン／オフするための電源スイッチ、撮影動作を行わせるための撮影ボタン、撮影モードやライブビューモードの設定等を行うための操作スイッチ、などを含んで構成される操作入力手段である。
【００４９】
メインＣＰＵ３７は、この撮像装置１１全体の動作を制御するものである。例えば、メインＣＰＵ３７は、上述したＡＦ評価値に基づいて被写体距離を算出しフォーカス制御部１６を制御してモータ１７を駆動させるとともに、上述したＡＥ評価値に基づいて絞り値および露光時間（シャッタ速度）を算出し絞り制御部１８およびシャッタ制御部２０を制御してモータ１９およびシャッタ制御装置２１を駆動させる。さらに、メインＣＰＵ３７は、ＴＧ回路２２を介して、ＣＭＯＳセンサ１５による電子シャッタの制御を行う。加えて、この撮像装置１１はライブビューが可能となるように構成されており、メインＣＰＵ３７は、入力部３６からの操作に応じて、ライブビューを開始するように制御を行う。
【００５０】
次に、図２〜図５を参照して、撮影時のシャッタ動作について説明する。まず、図２〜図４はシャッタ機構１４の動作の概要を示す図である。すなわち、図２は後幕がチャージ状態にあるときのシャッタ機構１４の様子を示す図、図３は後幕が走行状態にあるときのシャッタ機構１４の様子を示す図、図４は後幕が走行終了状態にあるときのシャッタ機構１４の様子を示す図である。また、図５は、静止画を撮影するときのシャッタ動作を示すタイミングチャートである。
【００５１】
撮像素子であるＣＭＯＳセンサ１５への光の照射範囲を規定する露光用開口部４１は、ＣＭＯＳセンサ１５およびシャッタ機構１４の近傍となる光路上に配設されている。
【００５２】
メカニカルシャッタであるシャッタ機構１４が備える後幕は、図２〜図４に示すように、露光用開口部４１を挟んで相対向する両側（望ましくは、幕走行時間を短縮するために、露光用開口部４１の短辺方向における両側（つまり一長辺側と他の長辺側））から閉じ、露光用開口部４１の中央部から相対向する両側の方向に開くことができるように、シャッタ羽根である上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとを備えて構成されている。ここに、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとの何れか一方が第１後幕であり、他方が第２後幕である。
【００５３】
そして、静止画の撮影開始を待機しているときには、図２に示すように、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとは露光用開口部４１を挟む両側、すなわち、上後幕１４ｒｕは露光用開口部４１の上側（一長辺側）、下後幕１４ｒｄは露光用開口部４１の下側（他の長辺側）にそれぞれシャッタチャージされた状態で退避している。従って、ＣＭＯＳセンサ１５は撮影光束が照射された露光可能な状態であるために、静止画の撮影を待機しているときには、ライブビューを行うことが可能となっている。
【００５４】
この図２に示す状態においてレリーズ操作が行われると、図５に示すように、まず先幕電子シャッタの走行が行われる。この先幕電子シャッタは、上後幕１４ｒｕに対応する上先幕電子シャッタｅｓｆｕと、下後幕１４ｒｄに対応する下先幕電子シャッタｅｓｆｄと、により構成されている。そして、これら上先幕電子シャッタｅｓｆｕと下先幕電子シャッタｅｓｆｄとの内の、第１後幕に対応する何れか一方が第１先幕電子シャッタであり、第２後幕に対応する何れか他方が第２先幕電子シャッタである。
【００５５】
先幕電子シャッタは、ＣＭＯＳセンサ１５の任意の位置の画素がリセットされてから後幕により遮光されるまでの時間が、自動露出設定や手動露出設定により設定された所定の露光時間と等しくなるように、後幕の走行特性に基づき任意の位置の画素をリセットするように構成されている。
【００５６】
より詳しくは、上先幕電子シャッタｅｓｆｕの走行特性は、露光時間が０であるときの上後幕１４ｒｕの走行特性に一致するように、下先幕電子シャッタｅｓｆｄの走行特性は、露光時間が０であるときの下後幕１４ｒｄの走行特性に一致するように、それぞれ調整されている。従って、第１先幕電子シャッタは、自己が走行してから所定の露光時間が経過した後に第１後幕が走行するように、第１後幕の走行特性に基づき画素をリセットするものであり、第２先幕電子シャッタは、自己が走行してから所定の露光時間が経過した後に第２後幕が走行するように、第２後幕の走行特性に基づき画素をリセットするものである。
【００５７】
こうして、先幕電子シャッタによる、水平ライン（ここに、水平ラインは後幕１４ｒｕ，１４ｒｄの走行方向に直交する方向の画素配列である）単位での画素に蓄積されている電荷の順次リセットは、ＣＭＯＳセンサ１５の撮像面の上端側と下端側とから中央部（ここに「中央部」は、シャッタ走行方向における中央に位置するライン（中央ライン）の近傍部分のことである）へ向かってほぼ同時に行われることになる（なお、上先幕電子シャッタｅｓｆｕの走行開始と下先幕電子シャッタｅｓｆｄの走行開始とを、完全に同時に行う代わりに、幾らかの時差をつけることがある場合の例については、後述する）。
【００５８】
上先幕電子シャッタｅｓｆｕが走行を開始してから、所定の露光時間が経過したところで、上後幕１４ｒｕがリリースされて走行が開始される。同様に、下先幕電子シャッタｅｓｆｄが走行を開始してから、上述した所定の露光時間が経過したところで、下後幕１４ｒｄがリリースされて走行が開始される（図３参照）。このような処理を行うことにより、上先幕電子シャッタｅｓｆｕおよび上後幕１４ｒｕが走行する任意のラインと、下先幕電子シャッタｅｓｆｄおよび下後幕１４ｒｄが走行する任意のラインとは、全て同一の露光時間だけ露光されることになり、露光ムラを抑制することができる。
【００５９】
上後幕１４ｒｕおよび下後幕１４ｒｄが露光用開口部４１の中央部で閉じてＣＭＯＳセンサ１５が遮光されたところで露光は終了するが、上後幕１４ｒｕおよび下後幕１４ｒｄはその後も少し走行して、互いの幕走行先端が重畳される位置で走行を停止する（図４参照）。
【００６０】
その後、この図４に示すようなＣＭＯＳセンサ１５が遮光された状態において、図５に示すように、ＣＭＯＳセンサ１５から撮像データの読み出しが行われる。
【００６１】
さらにその後、図５に示すように、上後幕１４ｒｕおよび下後幕１４ｒｄのチャージアップが行われる。上後幕１４ｒｕおよび下後幕１４ｒｄのチャージアップは、チャージアップに伴うシャッタ幕の移動距離が、露光用開口部４１の幕走行方向（短辺方向）の長さの約半分で済むために、チャージアップに要する時間は従来に比して大幅に短縮される。
【００６２】
このようなシャッタ機構により連写を行う場合には、連写の周期（連写における１枚の画像を得るための時間）は、図５に示すＴＣ０、つまり、上先幕電子シャッタｅｓｆｕまたは下先幕電子シャッタｅｓｆｄの何れか早い方の走行が開始されてから、上後幕１４ｒｕおよび下後幕１４ｒｄのチャージアップが完了するまでの時間となる。この連写周期ＴＣ０は、図１６に示した従来の連写周期ＴＣ１や図１７に示した従来の連写周期ＴＣ２に比して、有効に短縮されたものとなっているが、この短縮の要因としては、シャッタ走行時間の短縮と、シャッタチャージアップ時間の短縮と、が挙げられる。これらの内でも、特にシャッタチャージアップ時間は連写周期に占める割合が比較的大きいことから、このシャッタチャージアップ時間の短縮が、連写周期の短縮に大きく寄与していることが分かる。
【００６３】
次に、図６〜図１０を参照して、露光用開口部４１の中央部において上幕と下幕とが重なるタイミングと露光量との関係について説明する。これら図６〜図１０においては、ＣＭＯＳセンサ１５の上下方向における中心ラインの位置を一点鎖線により示し、この中心ライン付近を拡大して示している。また、図６〜図１０においては、図面の上下方向がＣＭＯＳセンサ１５の上下方向、図面の水平右方向が時間方向をそれぞれ示している。
【００６４】
図６は、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとがＣＭＯＳセンサ１５の中心ラインにおいて同時に交差する理想的な幕走行の例を示すタイミングチャートである。
【００６５】
また、上先幕電子シャッタｅｓｆｕおよび下先幕電子シャッタｅｓｆｄも、上後幕１４ｒｕおよび下後幕１４ｒｄの走行特性に合わせて、ＣＭＯＳセンサ１５の中心ラインにおいて同時に交差するように調整されている。
【００６６】
図７は、上後幕１４ｒｕの幕速が幾らか遅くなったときの幕走行の例を示すタイミングチャートである。
【００６７】
メカニカルシャッタである後幕は、チャージしたばねの弾性力を駆動源とし、リリース信号に応じてばねの弾性力を開放することにより走行する構造となっているために、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとを中心ライン上で交差するように正確に調整することは必ずしも容易でない（例えば、上後幕１４ｒｕの幕速と下後幕１４ｒｄの幕速が正確には同じでない、あるいは、リリース信号を出力してから上後幕１４ｒｕが実際にリリースされるまでの時間とリリース信号を出力してから下後幕１４ｒｄが実際にリリースされるまでの時間とが正確には同一でない、など）。また、メカニカルシャッタは、使用回数が多くなるにつれて走行特性が変化してしまうこともあり得る（後幕速の耐性変化）。
【００６８】
そこで、この図７には、上後幕１４ｒｕの幕速が遅くなった例を示している。幕速が遅くなることによる中心ライン付近における上後幕１４ｒｕの遅延は、上後幕１４ｒｕの走行特性が水平右方向へシフトすることにより表されている。このときの上後幕１４ｒｕのＣＭＯＳセンサ１５の中心ライン上における遅延時間が△ｔ１であるものとする。ここでは、下後幕１４ｒｄの幕速は図６と同じであるとしているために、下後幕１４ｒｄが中心ラインを通過してから上後幕１４ｒｕが中心ラインを通過するまでの時間がこの遅延時間△ｔ１となる。
【００６９】
これに対して、先幕電子シャッタの走行特性には耐性変化が生じないために、上先幕電子シャッタｅｓｆｕおよび下先幕電子シャッタｅｓｆｄの走行特性は、図６と同じである。従って、中心ラインの下側の露光時間よりも、中心ラインの上側の露光時間の方が△ｔ１だけ長くなり、露光ムラが生じることになる。
【００７０】
このような露光ムラを低減しようとすると、幕速が遅くなった上後幕１４ｒｕの走行特性に合わせて、上先幕電子シャッタｅｓｆｕの走行特性を調整（製造後であれば、再調整）することが考えられる。図８は、上先幕電子シャッタｅｓｆｕの走行を上後幕１４ｒｕの走行に合わせて遅らせたときの幕走行の例を示すタイミングチャートである。
【００７１】
この調整は、具体的には、上先幕電子シャッタｅｓｆｕが中心ラインに到達する時間を、下先幕電子シャッタｅｓｆｄが中心ラインに到達する時間よりも上述した遅延時間△ｔ１だけ遅らせることにより行われる。
【００７２】
しかしながら、この図８に示すような調整を行ったとしても、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとが交差するラインが中心ラインよりも上にずれてしまうために、図８において、上後幕１４ｒｕの走行特性を示す線と下後幕１４ｒｄの走行特性を示す線と中心ラインとで囲まれる三角形状の領域△ＥＸは、露光開始が上先幕電子シャッタｅｓｆｕにより行われ、露光終了が下後幕１４ｒｄにより行われることとなって、露光量がずれた部分として残ってしまう。この露光量のずれは、撮像された画像において、中心ライン付近の水平な暗線として現れてしまい、露光ムラによる画質の劣化となる。
【００７３】
このような露光ムラを解決するための第１の例を図９を参照して説明する。図９は、上先幕電子シャッタｅｓｆｕと下先幕電子シャッタｅｓｆｄとが交差するラインが、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとが交差するラインと同一になるように調整したときの幕走行の例を示すタイミングチャートである。
【００７４】
この図９に示す第１の解決例においては、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとが交差するライン（後幕交差ラインという）が中心ラインからずれたのに対応して、上先幕電子シャッタｅｓｆｕと下先幕電子シャッタｅｓｆｄとが交差するライン（先幕交差ラインという）も同様に中心ラインからずらすように調整している。
【００７５】
すなわち、下後幕１４ｒｄが中心ラインと交差してから時間△ｔ２だけ経過した後に、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとが中心ラインよりも距離△Ｌ１だけ上の後幕交差ラインにおいて交差する場合には、下先幕電子シャッタｅｓｆｄが中心ラインと交差してから時間△ｔ２だけ経過した後に、上先幕電子シャッタｅｓｆｕと下先幕電子シャッタｅｓｆｄとが後幕交差ラインと同一の先幕交差ラインにおいて交差するように調整している。
【００７６】
この図９に示したように構成すれば、上先幕電子シャッタｅｓｆｕにより露光が開始されたラインは上後幕１４ｒｕにより露光が終了され、下先幕電子シャッタｅｓｆｄにより露光が開始されたラインは下後幕１４ｒｄにより露光が終了されて、任意のラインの露光時間が同一となるために、露光ムラの発生を抑制することができる。
【００７７】
ただし、上述したような露光ムラを解決するための第１の例は、例えば温度変化等により上後幕１４ｒｕや下後幕１４ｒｄの走行特性が変化したとき、つまり、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとが交差するラインがその時々で変化するような場合には、先幕交差ラインと後幕交差ラインとが常に同一になるように制御することは困難である。
【００７８】
そこで、露光ムラをより安定的に解決するための第２の例を図１０を参照して説明する。図１０は、下後幕１４ｒｄが走行後に停止したときの走行方向辺縁のラインが、先幕交差ラインと同一になるように調整したときの幕走行の例を示すタイミングチャートである。
【００７９】
下後幕１４ｒｄは、中心ラインと交差してから時間△ｔ３だけ経過したときに、中心ラインよりも距離△Ｌ２だけ上のライン（下後幕停止ラインという）に走行方向辺縁が位置するように停止するものとする。このときには、下後幕１４ｒｄが停止してから所定の時間△ｔ４が経過した後に、上後幕１４ｒｕが下後幕停止ラインと交差するように制御を行う。
【００８０】
中心ライン付近を走行するときの上後幕１４ｒｕの速度と下後幕１４ｒｄの速度とが同一かつ略一定であると仮定すると、上後幕１４ｒｕが下後幕停止ラインと交差してから中心ラインと交差するまでの時間は△ｔ３となる。従って、このような制御は、一般に、下後幕１４ｒｄをリリースしてから時間（２×△ｔ３＋△ｔ４）だけ経過した後に、上後幕１４ｒｕをリリースすることにより行われる。
【００８１】
ここに、時間△ｔ４は、温度変化やその他の要因により後幕の速度が変化したとしても、上後幕１４ｒｕが下後幕停止ラインと交差するのが、必ず下後幕１４ｒｄが停止した後となる時間の内の、なるべく短い時間である。言い替えれば、温度変化やその他の要因による上後幕１４ｒｕの下後幕停止ラインとの交差時間の変動幅を△ｔｕとすると、△ｔ４は、△ｔ４＞△ｔｕを満たし、かつ、なるべく△ｔ４≒△ｔｕを満たすような時間である（つまり、第１後幕と第２後幕との何れか一方の後幕が閉じ動作を終了した時点から、該一方の後幕の走行方向辺縁のラインを他方の後幕の走行方向辺縁が通過する時点までの時間は、該時間の変動幅を見込んでも０よりも大きくなるように予め設定されている）。
【００８２】
そして、上後幕１４ｒｕの走行特性に合わせて上先幕電子シャッタｅｓｆｕの走行特性を調整し、下後幕１４ｒｄの走行特性に合わせて下先幕電子シャッタｅｓｆｄの走行特性を調整する。すなわち、下先幕電子シャッタｅｓｆｄは、中心ラインと交差してから時間△ｔ３が経過したときに上述した下後幕停止ラインにおいて停止するように調整し、上先幕電子シャッタｅｓｆｕは、下先幕電子シャッタｅｓｆｄが下後幕停止ラインにおいて停止してから時間△ｔ４が経過したときに下後幕停止ラインにおいて停止するように調整する。
【００８３】
この図１０に示したように構成すれば、任意のラインの露光時間を同一として露光ムラの発生を抑制することができるだけでなく、後幕交差ラインを常に一定に保つことができ、すなわち先幕交差ラインを一定に保つことができるために、温度等に依存することのない安定した制御が可能になる利点がある。
【００８４】
次に、図１１および図１２を参照して、下後幕停止ラインの求め方を説明する。図１１は下後幕停止ラインの求め方の一例を示す図、図１２は下後幕停止ラインの求め方の他の例を示す図である。なお、下後幕停止ラインを求める際には、均一な輝度の被写体を撮影対象とするか、または撮影レンズ１２の前面に例えば光透過性を有する白色板等を装着するなどするものとする。
【００８５】
図１１に示す例においては、上後幕１４ｒｕおよび下後幕１４ｒｄが露光用開口部から退避している状態において、まず、ＣＭＯＳセンサ１５の全画素を一括して（つまり全画素を同時に）リセットする。その後、適宜の露光時間が経過したところで下後幕１４ｒｄのみをリリースして走行させる。続いて、下後幕１４ｒｄの走行が終了してさらに適宜の時間が経過した時点で、上後幕１４ｒｕが未走行のままの退避状態で、ＣＭＯＳセンサ１５のライン単位の画素読み出しを、例えば上端のラインから下端のラインへ向かって順次行う。このようにして読み出された画像４２は、下後幕１４ｒｄの走行が行われた領域４２ｂと、下後幕１４ｒｄの走行が行われていない領域４２ａとに別れ、しかもこれらの領域４２ａと４２ｂとの領域の境目には輝度差が生じているために、輝度値が不連続となるラインをメインＣＰＵ３７あるいは画像処理回路２８等によって探すことにより、下後幕停止ラインを自動的に容易に知ることができる。
【００８６】
また、図１２に示す例は、ＣＭＯＳセンサ１５の全画素を一括してリセットするタイミングを、下後幕１４ｒｄのみをリリースした後の、下後幕１４ｒｄの走行が終了したと考えられるだけの十分な時間が経過した後に、行うようにしたものである。この図１２に示す例では、下後幕１４ｒｄの走行が終了し、つまり下後幕１４ｒｄによりＣＭＯＳセンサ１５の略下半分が遮光された状態で露光が行われるために、領域４２ｂと領域４２ａとのコントラストをより明確にすることができ、下後幕停止ラインをより容易に知ることができる利点がある。
【００８７】
なお、図１０〜図１２においては、下後幕１４ｒｄが走行後に停止したときの走行方向辺縁のラインが後幕交差ラインおよび先幕交差ラインとなる例を説明したが、これとは逆に、上後幕１４ｒｕが走行後に停止したときの走行方向辺縁のラインが後幕交差ラインおよび先幕交差ラインとなっても構わないことはいうまでもない。従って、後幕メカニカルシャッタは、第１後幕と第２後幕との何れか一方の後幕が閉じ動作を終了した時よりも後の時点で、該一方の後幕の走行方向辺縁のラインを他方の後幕の走行方向辺縁が通過するように、走行を行うものであればよい。また、上述では別途のセンサ等を設けることなく後幕交差ラインおよび先幕交差ラインを検出するようにして簡潔な構成を維持しているが、もちろん別途のセンサ等を設けて検出するように構成することも可能である。さらには、別途のセンサ等により、リリース信号が出力されてから上後幕１４ｒｕや下後幕１４ｒｄが実際に走行開始するまでのタイミングや実際の走行時の特性などを検出するようにしても構わない。これにより、実際の後幕の走行特性に応じて先幕電子シャッタの走行特性を調整することが可能となる。
【００８８】
また、上述では撮像素子としてＣＭＯＳセンサ１５を例に挙げているが、これに限るものではなく、ライン単位での画素リセットによる先幕電子シャッタを実現可能な撮像素子であれば広く適用することが可能である。
【００８９】
このような実施形態１によれば、後幕として、露光用開口部の両側から開閉するメカニカルシャッタを用いたために、連写速度を向上することができる。
【００９０】
そして、先幕として、露光用開口部の両側から開閉する後幕の走行特性に合わせて、撮像素子の両側から中央ラインへ向けて順次画素リセットを行う電子シャッタを用いたために、露光ムラのより少ない画像を得ることができる。
【００９１】
さらに、後幕交差ラインと同じラインが先幕交差ラインとなるようにしたために、後幕交差ラインが中央ラインと異なる場合でも、各ラインの露光時間を同一とすることができる。
【００９２】
加えて、上後幕１４ｒｕと下後幕１４ｒｄとの一方が走行し終えてから、所定の時間後に、他方が後幕交差ラインと交差するようにしたために、電子シャッタの制御を安定して行うことが可能となる。
【００９３】
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００９４】
１１…撮像装置
１２…撮影レンズ
１２ａ…フォーカスレンズ
１３…絞り機構
１４…シャッタ機構
１４ｒｕ…上後幕
１４ｒｄ…下後幕
１５…ＣＭＯＳセンサ（撮像素子）
１６…フォーカス制御部
１７…モータ
１８…絞り制御部
１９…モータ
２０…シャッタ制御部
２１…シャッタ制御装置
２２…ＴＧ回路
２３…信号処理回路
２４…データバス
２５…ＡＥ処理部
２６…ＡＦ処理部
２７…画像演算部
２８…画像処理回路
２９…ＬＣＤドライバ
３０…ＬＣＤ
３１…不揮発性メモリ
３２…内蔵メモリ
３３…圧縮伸張部
３４…着脱メモリ
３５…電源部
３６…入力部
３７…メインＣＰＵ
４１…露光用開口部
ｅｓｆｕ…上先幕電子シャッタ
ｅｓｆｄ…下先幕電子シャッタ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2011146925.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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