(57)【要約】【課題】固体撮像素子の劣化を抑制しつつ、所望の画像が取得できない期間を短縮することが可能な仕組みを提供する。【解決手段】入射した光を画像に係る電気信号の電荷に変換する固体撮像素子１４０と、固体撮像素子１４０よりも光が入射する側に設けられており、閉状態で光の遮光を行う遮光部１２０と、遮光部１２０の開閉状態を検出する検出部１６０と、撮影の動作中に、検出部１６０によって検出される遮光部１２０の開閉状態が開状態から閉状態に変化した場合に、遮光部１２０を開状態に戻す制御を行う制御部１５０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を撮影する撮像装置であって、
入射した光を前記画像に係る電気信号に変換する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子よりも前記光が入射する側に設けられており、閉状態で前記光の遮光を行う遮光部と、
前記遮光部の開閉状態を検出する検出部と、
前記撮影の動作中に、前記検出部によって検出される前記遮光部の開閉状態が開状態から前記閉状態に変化した場合に、前記遮光部を前記開状態に戻す制御を行う制御部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記閉状態は、前記遮光部が、前記光の少なくとも一部を前記遮光する状態であり、
前記開状態は、前記遮光部が、前記光を前記遮光しない状態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】
前記検出部は、
前記遮光部の開閉状態を検出するための検出光を発光する発光素子と、
前記検出光を受光する受光素子と、
を含み構成されており、
前記検出部は、前記受光素子で受光した前記検出光の受光量に基づいて、前記遮光部の開閉状態を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記受光量が所定の閾値以上の場合に前記閉状態を検出し、前記受光量が前記所定の閾値未満の場合に前記開状態を検出することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記固体撮像素子における前記電気信号の蓄積タイミングに応じて、前記発光素子による前記検出光の出力強度の制御を更に行うことを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記固体撮像素子の画素に前記電気信号を蓄積していないときの前記出力強度の平均値が、前記固体撮像素子の少なくとも一部の画素に前記電気信号を蓄積しているときの前記出力強度の平均値よりも小さくなるように、前記出力強度の制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記固体撮像素子の画素に前記電気信号を蓄積していないとき及び前記固体撮像素子の一部の画素を除く他の画素に前記電気信号を蓄積しているときの前記出力強度の平均値が、前記一部の画素に前記電気信号を蓄積しているときの前記出力強度の平均値よりも小さくなるように、前記出力強度の制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記一部の画素は、前記他の画素よりも、前記遮光部による前記光の遮光がされやすい位置に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記固体撮像素子の画素に前記電気信号を蓄積していないときには、前記出力強度を０とする制御を行うことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
当該撮像装置は、前記画像として、第１の画像、及び、前記第１の画像よりも撮影時間が長い第２の画像を撮影し、
前記制御部は、前記画像の種類に応じて、前記発光素子による前記検出光の出力強度の制御を更に行うことを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第２の画像の撮影において前記固体撮像素子の少なくとも一部の画素に前記電気信号を蓄積しているときの前記出力強度の平均値が、前記第１の画像の撮影において前記固体撮像素子の少なくとも一部の画素に前記電気信号を蓄積しているときの前記出力強度の平均値よりも小さくなるように、前記出力強度の制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
当該撮像装置に入射した光を前記固体撮像素子に導く結像光学系と、
前記制御部の制御に基づいて前記遮光部を駆動し、前記遮光部を前記開状態または前記閉状態とする駆動部と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記駆動部に対して第１の電圧値を出力して前記遮光部を前記開状態とし、前記駆動部に対して前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値を出力して前記遮光部を前記閉状態とすることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
当該撮像装置は、前記画像として、第１の画像、及び、前記第１の画像よりも撮影時間が長い第２の画像を撮影し、
前記制御部は、前記第２の画像の撮影において前記固体撮像素子の少なくとも一部の画素に前記電気信号を蓄積しているときに前記駆動部に対して出力する電圧の平均値が、前記第１の画像の撮影において前記固体撮像素子の少なくとも一部の画素に前記電気信号を蓄積しているときに前記駆動部に対して出力する電圧の平均値よりも大きくなるように制御することを特徴とする請求項１２または１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記固体撮像素子は、グローバルシャッタ方式またはローリングシャッタ方式で動作することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記遮光部を前記開状態から前記閉状態にする方向と、前記固体撮像素子から前記電気信号を読み出す方向とが、平行であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
画像を撮影する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像装置は、入射した光を前記画像に係る電気信号に変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子よりも前記光が入射する側に設けられており、閉状態で前記光の遮光を行う遮光部と、を有して構成されており、
前記遮光部の開閉状態を検出する検出ステップと、
前記撮影の動作中に、前記検出ステップによって検出される前記遮光部の開閉状態が開状態から前記閉状態に変化した場合に、前記遮光部を前記開状態に戻す制御を行う制御ステップと、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１８】
コンピュータに、請求項１７に記載の撮像装置の制御方法における各ステップを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を撮影する撮像装置及びその制御方法、並びに、当該制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換の原理を用いて被写体の光学像を電気信号に変換して記録するＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を備えた撮像装置が実用化されている。こうした固体撮像素子を用いた撮像装置を屋外で長時間使用すると、太陽光によって固体撮像素子が劣化してしまう。そのため、特許文献１では、固体撮像素子よりも光の入射側に太陽光を遮光するための遮光機構を設け、撮影時には遮光機構を開状態とし、非撮影時には遮光機構を閉状態とすることで、固体撮像素子の劣化を抑制する撮像装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２０３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の撮像装置では、遮光機構を開いて撮影している最中に、外乱要因等によって遮光機構の状態が変化してしまった場合、固体撮像素子の画素に蓄積される電荷の量が変化してしまう。その結果、所望の画像が取得できなくなってしまうという課題がある。特に、監視カメラにおいては、遮光機構の状態が変化したことをユーザーがリアルタイムで判断できないため、所望でない画像を取得し続けてしまう恐れがある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子の劣化を抑制しつつ、所望の画像が取得できない期間を短縮することが可能な仕組み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】
【０００６】
本発明の撮像装置は、画像を撮影する撮像装置であって、入射した光を前記画像に係る電気信号に変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子よりも前記光が入射する側に設けられており、閉状態で前記光の遮光を行う遮光部と、前記遮光部の開閉状態を検出する検出部と、前記撮影の動作中に、前記検出部によって検出される前記遮光部の開閉状態が開状態から前記閉状態に変化した場合に、前記遮光部を前記開状態に戻す制御を行う制御部と、を有する。
また、本発明は、上述した撮像装置の制御方法、及び、当該制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、固体撮像素子の劣化を抑制しつつ、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示す遮光部、駆動部、固体撮像素子及び検出部を第２面側（＋Ｚ軸側）から見た背面図である。
【図３】図１及び図２に示す検出部の概略構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示し、図２に示す遮光部（遮光壁）が開状態または閉状態となる場合に結像光学系を通過する光の伝搬の様子を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００の概略構成の一例を示す図である。撮像装置１００は、画像を撮影する装置であって、図１に示すように、結像光学系１１０、遮光部１２０、駆動部１３０、固体撮像素子１４０、制御部１５０、及び、検出部１６０を有して構成されている。また、図１では、撮像装置１００において、被写体の光学像に係る光が入射する側の第１面１０１と、第１面１０１と対向する反対側の第２面１０２を図示している。さらに、図１では、三次元座標系であるＸＹＺ座標系を図示している。
【００１２】
結像光学系１１０は、撮像装置１００の第１面１０１から入射した被写体の光学像に係る光を固体撮像素子１４０に導いて結像させる光学系である。
【００１３】
遮光部１２０は、結像光学系１１０よりも固体撮像素子１４０側であって固体撮像素子１４０よりも光が入射する第１面１０１側に設けられており、閉状態で当該光の遮光を行う機構である。ここで、本実施形態においては、遮光部１２０の閉状態とは、遮光部１２０が、結像光学系１１０を通過した光の少なくとも一部を遮光する状態であり、また、遮光部１２０の開状態とは、遮光部１２０が、結像光学系１１０を通過した光を遮光しない状態である。
【００１４】
駆動部１３０は、制御部１５０の制御に基づいて遮光部１２０を駆動し、遮光部１２０を開状態または閉状態とするものである。
【００１５】
固体撮像素子１４０は、結像光学系１１０の光軸１１１上に配置されており、入射した光を画像に係る電気信号の電荷に変換するものである。この固体撮像素子１４０は、入射した光を画像に係る電気信号の電荷に変換する複数の画素を含み構成されている。例えば、固体撮像素子１４０には、行列状に複数の画素が形成されているものとする。
【００１６】
検出部１６０は、遮光部１２０の開閉状態を検出するものである。
【００１７】
制御部１５０は、撮像装置１００の各構成部を制御して撮像装置１００の動作を統括的に制御するとともに、各種の処理を行う。例えば、制御部１５０は、撮影の動作中に、検出部１６０によって検出される遮光部１２０の開閉状態が開状態から閉状態に変化した場合に、遮光部１２０を開状態に戻す制御を行う。また、例えば、制御部１５０は、固体撮像素子１４０の駆動制御や、固体撮像素子１４０から電気信号を読み出して画像データを生成する処理を行う。さらに、例えば、制御部１５０は、検出部１６０の動作制御や、検出部１６０の検出結果に従って駆動部１３０に与える電圧を制御する。
【００１８】
図２は、図１に示す遮光部１２０、駆動部１３０、固体撮像素子１４０及び検出部１６０を第２面１０２側（＋Ｚ軸側）から見た背面図である。
【００１９】
遮光部１２０は、図２に示すように、遮光壁１２１、及び、アーム１２２を有して構成されている。遮光壁１２１は、結像光学系１１０を通過した光を遮光する部材であり、例えば太陽光が放射する光のうちの少なくとも一部を吸収する色素等の材料で構成され、撮像装置１００の非撮影中に太陽光が固体撮像素子１４０に入射することを抑制する。アーム１２２は、遮光壁１２１と駆動部１３０を接続する部材である。
【００２０】
また、本実施形態においては、駆動部１３０は、ガルバノメーターで構成されているものとし、制御部１５０によってガルバノメーターに与える電圧を制御することでアーム１２２を駆動し、遮光壁１２１の開閉状態を制御できるようになっている。
【００２１】
具体的に、図２（ａ）は、遮光部１２０（遮光壁１２１）の開状態を示し、この場合、結像光学系１１０を通過した全ての光を固体撮像素子１４０に入射させることが可能となる。図２（ｂ）は、遮光部１２０（遮光壁１２１）の閉状態を示し、この場合、結像光学系１１０を通過した光のうちの少なくとも一部の光が遮光され、固体撮像素子１４０には当該遮光されない光のみが入射する。
【００２２】
本実施形態では、具体的に、制御部１５０が、駆動部１３０に対して所定の電圧閾値よりも大きい第１の電圧値を出力した場合には、図２（ａ）に示すように、遮光壁１２１が＋Ｙ軸方向に移動して結像光学系１１０の光路から退避し、開状態となる。一方、制御部１５０が、駆動部１３０に対して所定の電圧閾値よりも小さい第２の電圧値を出力した場合には、図２（ｂ）に示すように、遮光壁１２１が−Ｙ軸方向に移動して結像光学系１１０の光路に挿入され、閉状態となる。
【００２３】
図３は、図１及び図２に示す検出部１６０の概略構成の一例を示す図である。具体的に、図３は、図２に示す検出部１６０として一点鎖線で囲った部分に相当する構成を示している。また、図３では、図２に示すアーム１２２も図示している。
【００２４】
検出部１６０は、図３に示すように、発光素子１６１、及び、受光素子１６２を有して構成されている。発光素子１６１は、遮光部１２０の開閉状態を検出するための検出光を発光する素子であり、例えばＬＥＤ等で形成されている。受光素子１６２は、発光素子１６１から出力された検出光を受光する素子であり、例えばフォトディテクタ等で形成されている。
【００２５】
検出部１６０は、受光素子１６２で受光した検出光の受光量に基づいて、アーム１２２の位置を検出し、遮光部１２０（遮光壁１２１）の開閉状態を検出する。
【００２６】
以下に、検出部１６０による遮光部１２０の開閉状態の検出手法について説明する。
本実施形態においては、受光素子１６２は、発光素子１６１で発光する波長の検出光に対して感度を有する素子で形成されており、また、アーム１２２は、発光素子１６１で発光する波長の検出光を吸収する部材で形成されている。これに対応すべく、例えば、発光素子１６１及び受光素子１６２をＩｎＧａＡｓ等の化合物半導体の素子で形成し、また、アーム１２２の表面に色素等を塗布した部材で形成することができる。
【００２７】
具体的に、図３（ａ）は、図２（ａ）に示す遮光部１２０の開状態の場合を示している。この場合、発光素子１６１と受光素子１６２との間にはアーム１２２が配置されているため、発光素子１６１からの検出光がアーム１２２によって遮られ、その結果、受光素子１６２で受光する検出光の受光量は小さくなる。
【００２８】
また、図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示す遮光部１２０の閉状態の場合を示している。この場合、発光素子１６１と受光素子１６２との間にはアーム１２２が配置されていないため、発光素子１６１からの検出光がアーム１２２によって遮られること無く受光素子１６２に入射し、その結果、受光素子１６２で受光する検出光の受光量は大きくなる。
【００２９】
図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて上述した内容から、本実施形態の検出部１６０は、受光素子１６２で受光した検出光の受光量が、所定の受光量閾値以上の場合に遮光部１２０の閉状態を検出し、所定の受光量閾値未満の場合に遮光部１２０の開状態を検出する。そして、制御部１５０は、撮影の動作中に、検出部１６０によって検出される遮光部１２０の開閉状態が開状態から閉状態に変化した場合に、駆動部１３０に対して所定の電圧閾値よりも大きい第１の電圧値を出力して、遮光部１２０を開状態に戻す制御を行う。この制御を行うことにより、固体撮像素子の劣化を抑制しつつ、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。なお、撮影の動作中に、遮光部１２０（遮光壁１２１）が開状態から閉状態に変化する原因としては、例えば、磁気ノイズによって駆動部１３０を構成するガルバノメーターに印加される電圧が変動する場合や、重力等によって一時的に遮光部１２０（遮光壁１２１）に加速度が印加される場合等が、考えられる。
【００３０】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００の制御方法の一例を示すタイミングチャートである。具体的に、図４は、固体撮像素子１４０に含まれる複数の画素の電荷蓄積時間（図４（ａ））と、発光素子１６１による検出光の出力強度（図４（ｂ））との関係を表すタイミングチャートが示されている。
【００３１】
より詳細に、図４（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に固体撮像素子１４０に含まれる画素のＹ座標の位置を示している。そして、この図４（ａ）では、Ｙ座標の位置が異なる画素ごとに、入射した光を画像に係る電気信号の電荷を蓄積タイミングが異なることを示している。即ち、図４（ａ）に示す例では、図２に示す遮光部１２０の遮光壁１２１を開状態から閉状態にする方向（Ｙ軸方向）と、図４（ａ）に示す固体撮像素子１４０から電荷を読み出す方向（Ｙ軸方向）とが、平行である場合を示している。また、図４（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に発光素子１６１による検出光の出力強度を示している。
【００３２】
本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、発光素子１６１の間欠動作を行う。具体的に、制御部１５０は、固体撮像素子１４０における電荷の蓄積タイミングに応じて、発光素子１６１による検出光の出力強度の制御を行う。この制御を行うことにより、発光素子１６１の劣化を抑制することができる。
【００３３】
図４（ａ）に示す例では、固体撮像素子１４０は、列方向（Ｙ軸方向）の画素ごとに電荷信号を順次読み出す、所謂ローリングシャッタ方式で動作する。そして、図４（ｂ）に示す例では、制御部１５０は、固体撮像素子１４０のいずれの画素にも電荷を蓄積していないときには、発光素子１６１による検出光を非発光（即ち、発光素子１６１の出力強度を０）とする制御を行う。また、図４（ｂ）に示す例では、制御部１５０は、固体撮像素子１４０の少なくとも一部の行の画素に電荷を蓄積しているときには、発光素子１６１による検出光を発光させる制御を行う。
【００３４】
固体撮像素子１４０に含まれる画素に電荷を蓄積している期間に遮光部１２０（遮光壁１２１）が開状態から閉状態に変化した場合には、当該画素に蓄積される電荷量が減少してしまうため、所望の画像が取得できなくなってしまう。一方、固体撮像素子１４０に含まれる画素に電荷を蓄積していない期間に遮光部１２０（遮光壁１２１）が開状態から閉状態に変化した場合には、当該画素に蓄積される電荷量は変化しないため、所望の画像を取得し続けることができる。
【００３５】
即ち、本実施形態の制御部１５０は、画素へ電荷蓄積を行っている期間については、図４（ｂ）に示すように発光素子１６１による検出光を発光させて遮光部１２０（遮光壁１２１）の開閉状態を検出することで、所望の画像が取得できない期間を低減させている。一方、本実施形態の制御部１５０は、画素へ電荷蓄積を行っていない期間については、遮光部１２０（遮光壁１２１）の開閉状態を検出する必要が無いため、発光素子１６１による検出光を発光しないように制御している。その結果、所望の画像が取得できない期間を低減させつつ、単位時間当たりに発光素子１６１が発光する時間の割合を低減させることができる。一般に、ＬＥＤ等の発光素子１６１は、発光させる積算時間が長いほど劣化するため、単位時間あたりに発光素子１６１が発光する時間の割合を低減することで、発光素子１６１の劣化を抑制することができる。
【００３６】
このように、制御部１５０が、固体撮像素子１４０における電荷の蓄積タイミングに応じて、発光素子１６１による検出光の出力強度の制御を行うことにより、所望の画像が取得できない期間を低減させつつ、発光素子１６１の劣化を抑制することができる。特に、例えば、撮像装置１００として長時間連続通電を行う監視カメラを適用する場合には、発光素子１６１が劣化しやすい。そのため、本実施形態のように、発光素子１６１の発光時間を制御することによって、発光素子１６１の劣化を抑制することは重要である。
【００３７】
なお、図４では、少なくともいずれかの画素に電荷蓄積を行っている期間には発光素子１６１を発光させ、いずれの画素にも電荷蓄積を行っていない期間には発光素子１６１を発光させない場合を例示した。しかしながら、本発明においては、この形態に限定されるものではなく、例えば、発光素子１６１による検出光の出力強度を変化させる形態も、本発明に適用可能である。この形態の場合、制御部１５０は、固体撮像素子１４０の画素に電荷蓄積を行っていないときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値が、固体撮像素子１４０の少なくとも一部の画素に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値よりも小さくなるように、当該出力強度の制御を行う形態を採り得る。なお、固体撮像素子１４０の画素に電荷蓄積を行っていないときには、遮光部１２０（遮光壁１２１）の開閉状態を検出する必要が無いため、発光素子１６１を発光させない方が好ましい。また、固体撮像素子１４０の画素に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度は、ノイズ成分となる背景光の出力強度に対して、十分大きい出力強度に設定すればよい。さらに、本発明においては、例えば、発光素子１６１を発光させるタイミングと電荷の蓄積タイミングとが一致していない形態も、適用可能である。
【００３８】
また、図４では、固体撮像素子１４０をローリングシャッタ方式で動作させる場合を例示した。しかしながら、本発明においては、この形態に限定されるものではなく、例えば、固体撮像素子１４０の全ての画素に同時に電荷を蓄積する、所謂グローバルシャッタ方式で動作させる形態も、本発明に適用可能である。この固体撮像素子１４０をグローバルシャッタ方式で動作させる場合、制御部１５０は、例えば、固体撮像素子１４０の全ての画素に電荷蓄積を行っている期間では発光素子１６１を発光させ、固体撮像素子１４０の全ての画素に電荷蓄積を行っていない期間では発光素子１６１を発光しないように制御する形態を採り得る。この固体撮像素子１４０をグローバルシャッタ方式で動作させる場合、全ての画素に対する電荷蓄積が同時に行われるため、発光素子１６１を発光させる必要のない期間の割合が増加することになる。その結果、発光素子１６１の劣化を更に抑制することができるため、より好ましい。
【００３９】
また、図３では、受光素子１６２で受光した検出光の受光量が、所定の受光量閾値以上のときに遮光部１２０の閉状態を検出し、所定の受光量閾値未満のときに遮光部１２０の開状態を検出する場合を例示した。しかしながら、本発明においては、この形態に限定されるものではない。例えば、遮光部１２０が閉状態のときに発光素子１６１と受光素子１６２との間にアーム１２２が位置するような構成とし、受光素子１６２で受光した検出光の受光量が、所定の受光量閾値以上のときに遮光部１２０の開状態を検出し、所定の受光量閾値未満のときに遮光部１２０の閉状態を検出する形態も、本発明に適用可能である。
【００４０】
また、図２では、制御部１５０が、駆動部１３０に対して所定の電圧閾値よりも大きい第１の電圧値を出力したときに開状態となり、また、駆動部１３０に対して所定の電圧閾値よりも小さい第２の電圧値を出力したときに閉状態となる場合を例示した。しかしながら、本発明においては、この形態に限定されるものではない。例えば、制御部１５０が、駆動部１３０に対して所定の電圧閾値よりも大きい第１の電圧値を出力したときに閉状態となり、また、駆動部１３０に対して所定の電圧閾値よりも小さい第２の電圧値を出力したときに開状態となる形態も、本発明に適用可能である。
【００４１】
但し、本発明においては、駆動部１３０に対して印加する電圧が小さいときに閉状態となる形態の方が、より好ましい。以下に、その理由を説明する。
上述したように、所望の画像を取得し続けるためには、撮影時には遮光部１２０が開状態、非撮影時には遮光部１２０が閉状態となるように制御することが好ましい。ここで、印加する電圧が大きいときに閉状態とする制御を行う形態を採用した場合、非撮影時に遮光部１２０を閉状態とするために、非撮影時においても駆動部１３０に電圧を印加し続ける必要がある。即ち、この形態を採用する場合、非撮影時にユーザーが電源を落とした場合でも、駆動部１３０に電圧を印加し続けることが必要となり、その結果、非撮影時の消費電力が増大してしまう。一方、印加する電圧が小さいときに閉状態とする制御を行う形態を採用した場合、非撮影時においては駆動部１３０に電圧を印加し続ける必要が無い。以上の理由より、図２を用いて説明したように、駆動部１３０に大きい第１の電圧値を出力したときに開状態となり、駆動部１３０に小さい第２の電圧値を出力したときに閉状態となる形態の方が、非撮影時の消費電力が低減したりするため、より好ましい。
【００４２】
また、図２では、遮光部１２０の構成として、遮光壁１２１が＋Ｙ軸方向に移動したときに結像光学系１１０の光路から退避して開状態となり、また、遮光壁１２１が−Ｙ軸方向に移動ときに結像光学系１１０の光路に挿入されて閉状態となる場合を例示した。しかしながら、本発明においては、この形態に限定されるものではない。例えば、遮光壁１２１が−Ｙ軸方向に移動ときに結像光学系１１０の光路から退避して開状態となり、また、遮光壁１２１が＋Ｙ軸方向に移動したときに結像光学系１１０の光路に挿入されて閉状態となる形態も、本発明に適用可能である。さらに、遮光壁１２１がＹ軸方向ではなくＸ軸方向やＸＹ平面において斜め方向に移動させることによって、遮光部１２０を開閉状態とする形態も、本発明に適用可能である。また、遮光部１２０に複数の遮光壁１２１を設けて、これらの遮光壁１２１を互いに反対方向に移動させることによって、遮光部１２０を開閉状態とする形態も、本発明に適用可能である。
【００４３】
以上の第１の実施形態では、閉状態で光の遮光を行う遮光部１２０を設け、制御部１５０は、撮影の動作中に、検出部１６０によって遮光部１２０が開状態から閉状態に変化したことが検出された場合に、遮光部１２０を開状態に戻す制御を行うようにしている。
かかる構成によれば、固体撮像素子１４０の劣化を抑制しつつ、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。
【００４４】
また、第１の実施形態では、制御部１５０は、固体撮像素子１４０における電荷の蓄積タイミングに応じて、発光素子１６１による検出光の出力強度の制御を更に行うようにしている。具体的に、制御部１５０は、固体撮像素子１４０の画素に電荷蓄積を行っていないときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値が、固体撮像素子１４０の少なくとも一部の画素に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値よりも小さくなるように、当該出力強度の制御を行うようにしている。
かかる構成によれば、発光素子１６１の劣化を抑制することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第２の実施形態の説明では、上述した第１の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる事項について説明を行う。
【００４６】
第２の実施形態に係る撮像装置の概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係る撮像装置１００の概略構成と同様である。また、第２の実施形態における図１に示す遮光部１２０の概略構成は、図２に示す第１の実施形態における遮光部１２０の概略構成と同様である。また、第２の実施形態における図１に示す検出部１６０の概略構成は、図３に示す第１の実施形態における検出部１６０の概略構成と同様である。
【００４７】
第２の実施形態では、第１の実施形態において図４を用いて説明した発光素子１６１による検出光の出力強度が、第１の実施形態と異なる形態である。
【００４８】
図５は、本発明の第２の実施形態を示し、図２に示す遮光部１２０（遮光壁１２１）が開状態または閉状態となる場合に結像光学系１１０を通過する光１１２の伝搬の様子を示す図である。具体的に、図５（ａ）は、遮光壁１２１が開状態となる場合に結像光学系１１０を通過する光１１２の伝搬の様子を示し、また、図５（ｂ）は、遮光壁１２１が外乱要因によって閉状態となる場合に結像光学系１１０を通過する光１１２の伝搬の様子を示している。
【００４９】
また、図５（ｂ）において、固体撮像素子１４０の一部の画素１４１は、他の画素１４２よりも、遮光部１２０の遮光壁１２１による光の遮光がされやすい位置に配置されている画素を示している。この図５（ｂ）では、一部の画素１４１は、固体撮像素子１４０に含まれる複数の画素のうち、遮光部１２０が開状態のときに退避する方向（＋Ｙ軸方向）の領域に位置する画像となっている。
【００５０】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置１００の制御方法の一例を示すタイミングチャートである。具体的に、図６は、固体撮像素子１４０に含まれる複数の画素の電荷蓄積時間（図６（ａ））と、発光素子１６１による検出光の出力強度（図６（ｂ））との関係を表すタイミングチャートが示されている。
【００５１】
より詳細に、図６（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に固体撮像素子１４０に含まれる画素のＹ座標の位置を示している。そして、この図６（ａ）では、Ｙ座標の位置が異なる画素ごとに、入射した光を画像に係る電気信号の電荷を蓄積タイミングが異なることを示している。即ち、図６（ａ）に示す例では、図２に示す遮光部１２０の遮光壁１２１を開状態から閉状態にする方向（Ｙ軸方向）と、図６（ａ）に示す固体撮像素子１４０から電荷を読み出す方向（Ｙ軸方向）とが、平行である場合を示している。また、図６（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に発光素子１６１による検出光の出力強度を示している。
【００５２】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、図６（ｂ）に示すように、発光素子１６１の間欠動作を行う。具体的に、制御部１５０は、固体撮像素子１４０における電荷の蓄積タイミングに応じて、発光素子１６１による検出光の出力強度の制御を行う。この制御を行うことにより、発光素子１６１の劣化を抑制することができる。
【００５３】
具体的に、図６（ｂ）に示す例では、制御部１５０は、固体撮像素子１４０の一部の画素１４１に電荷を蓄積しているときには、発光素子１６１による検出光を発光させる制御を行う。また、制御部１５０は、固体撮像素子１４０の他の画素１４２に電荷を蓄積しているとき及び固体撮像素子１４０のいずれの画素にも電荷を蓄積していないときには、発光素子１６１による検出光を非発光（即ち、発光素子１６１の出力強度を０）とする制御を行う。
【００５４】
図５（ｂ）から分かるように、外乱要因によって遮光壁１２１が閉状態に変化した場合には、＋Ｙ軸方向に位置する一部の画素１４１は、他の画素１４２と比べて、入射する光量が変化する可能性が高い。一方、他の画素１４２は、遮光壁１２１が図５（ａ）の開状態から図５（ｂ）の閉状態に変化した場合においても、一部の画素１４１と比較して入射する光量が変化する可能性が低いため、所望の画像が取得できる可能性は高い。
【００５５】
即ち、第２の実施形態では、遮光部１２０が開状態から閉状態に変化した場合に、一部の画素１４１で電荷の蓄積を行っているときには、発光素子１６１を発光させて遮光壁１２１の開閉状態を検出し、所望の画像が取得できなくなってしまう可能性を低減させる。一方、遮光部１２０が開状態から閉状態に変化した場合でも、所望の画像が取得し続けられる可能性が高い他の画素１４２で電荷の蓄積を行っているときには、発光素子１６１を発光しない制御を行う。その結果、単位時間当たりに発光素子１６１が発光する時間の割合を更に低減させることができ、発光素子１６１の劣化を更に抑制することができる。
【００５６】
このように、遮光部１２０が開状態から閉状態に変化した場合に、所望の画像が取得できなくなってしまう可能性に応じて、発光素子１６１の発光タイミングを制御するためには、以下の条件が必要である。
【００５７】
固体撮像素子１４０をグローバルシャッタ方式で動作した場合、全ての画素の電荷蓄積が同時に行われるため、電荷蓄積を行っている画素の位置（Ｙ座標の位置）によって発光素子１６１の発光タイミングの制御を行うことができない。そのため、固体撮像素子１４０は、画素ごとに露光時間が異なる、ローリングシャッタ方式で動作させる必要がある。
【００５８】
また、遮光壁１２１の開閉方向が、固体撮像素子１４０から電荷を読み出す方向と直交している場合も、所望の画像が取得できなくなってしまう可能性に応じて発光素子１６１の発光タイミングを制御することができない。その理由は、所望の画像が取得できなくなってしまう可能性が高い画素の電荷蓄積タイミングと、所望の画像が取得し続けられる可能性が高い画素の電荷蓄積タイミングとが同時になってしまうためである。したがって、この場合、遮光壁１２１の開閉方向が、固体撮像素子１４０から電荷を読み出す方向と直交していない必要がある。特に、この場合、図２及び図６に示すように、遮光壁１２１の開閉方向（Ｙ軸方向）と固体撮像素子１４０から電荷を読み出す方向（Ｙ軸方向）とが、平行である場合が最も好ましい。
【００５９】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、発光素子１６１による検出光の出力強度を変化させてもよい。即ち、第２の実施形態において、制御部１５０は、固体撮像素子１４０の画素に電荷蓄積を行っていないとき及び固体撮像素子１４０の他の画素１４２に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値が、一部の画素１４１に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値よりも小さくなるように、当該出力強度の制御を行う。
【００６０】
また、遮光部１２０に複数の遮光壁１２１を設けて、これらの遮光壁１２１を互いに反対方向に移動させることによって遮光部１２０を開閉状態とする形態も、本発明に適用可能である。この場合、制御部１５０は、各々の遮光壁１２１が退避される方向の周辺領域の画素を一部の画素１４１とし、当該一部の画素１４１に電荷を蓄積している期間は発光素子１６１を発光し、それ以外の期間は発光素子１６１を非発光とする制御を行う形態を採り得る。例えば、遮光部１２０が±Ｙ軸方向に退避される２つの遮光壁１２１を具備する場合、＋Ｙ軸方向の周辺領域及び−Ｙ軸方向の周辺領域に係る一部の画素１４１に電荷を蓄積している期間は発光素子１６１を発光し、それ以外の期間は発光素子１６１を非発光とする。
【００６１】
以上の第２の実施形態では、上述した第１の実施形態における処理に加えて、制御部１５０は、固体撮像素子１４０の他の画素１４２に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値が、一部の画素１４１に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値よりも小さくなるように、当該出力強度の制御を行うようにしている。
かかる構成によれば、上述した第１の実施形態の効果に加えて、発光素子１６１の劣化を更に抑制することができる。
【００６２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第３の実施形態の説明では、上述した第１の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる事項について説明を行う。
【００６３】
第３の実施形態に係る撮像装置の概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係る撮像装置１００の概略構成と同様である。また、第３の実施形態における図１に示す遮光部１２０の概略構成は、図２に示す第１の実施形態における遮光部１２０の概略構成と同様である。また、第３の実施形態における図１に示す検出部１６０の概略構成は、図３に示す第１の実施形態における検出部１６０の概略構成と同様である。
【００６４】
被写体の照度が非常に小さい場合等において、十分な信号強度を得るために、電荷蓄積時間に応じて撮影する画像（動画像）のフレームレートを変化させる技術が知られている。そこで、第３の実施形態では、第３の実施形態に係る撮像装置１００として、電荷蓄積時間に応じて撮影する画像（動画像）のフレームレートを変化させる撮像装置を適用した場合について説明を行う。
【００６５】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置１００の制御方法の一例を示すタイミングチャートである。具体的に、図７は、固体撮像素子１４０に含まれる複数の画素の電荷蓄積時間（図７（ａ））と、発光素子１６１による検出光の出力強度（図７（ｂ））と、駆動部１３０に対して印加する電圧（図７（ｃ））との関係を表すタイミングチャートが示されている。
【００６６】
より詳細に、図７（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に固体撮像素子１４０に含まれる画素のＹ座標の位置を示している。そして、この図７（ａ）では、Ｙ座標の位置が異なる画素ごとに、入射した光を画像に係る電気信号の電荷を蓄積タイミングが異なることを示している。即ち、図７（ａ）に示す例では、図２に示す遮光部１２０の遮光壁１２１を開状態から閉状態にする方向（Ｙ軸方向）と、図７（ａ）に示す固体撮像素子１４０から電荷を読み出す方向（Ｙ軸方向）とが、平行である場合を示している。また、図７（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に発光素子１６１による検出光の出力強度を示している。また、図７（ｃ）は、横軸に時間をとり、縦軸に駆動部１３０に対して印加する電圧を示している。
【００６７】
図７に示すように、第３の実施形態に係る撮像装置１００は、電荷蓄積時間に応じて撮影する画像（動画像）のフレームレートを変化させる撮像装置である。この図７には、撮影する画像（動画像）として、電荷蓄積時間が短くフレームレートの速い第１のフレーム（第１の画像）３０１と、電荷蓄積時間が長くフレームレートの遅い第２のフレーム（第２の画像）３０２とを順次を撮影する撮像装置１００が示されている。即ち、第２のフレーム（第２の画像）３０２は、第１のフレーム（第１の画像）よりも撮影時間が長くなっている。
【００６８】
そして、本実施形態の場合、制御部１５０は、図７（ｂ）に示すように、撮影する画像の種類に応じて、発光素子１６１による検出光の出力強度の制御を更に行うようにしている。具体的に、制御部１５０は、第１のフレーム（第１の画像）では、固体撮像素子１４０の少なくとも一部の画素（図７の例では、全部の画素）に電荷蓄積を行っている期間で発光素子１６１を発光し、それ以外の期間で発光素子１６１を非発光の制御を行っている。また、制御部１５０は、第２のフレーム（第２の画像）３０２では、固体撮像素子１４０の画素に電荷蓄積を行っているか否かにかかわらず、全ての期間で発光素子１６１を非発光とする制御を行っている。
【００６９】
そして、本実施形態の場合、制御部１５０は、第２のフレーム（第２の画像）の撮影では、第２のフレーム（第２の画像）の撮影よりも、駆動部１３０に対して大きい電圧を出力するように制御している。
【００７０】
この図７に示す制御を行うことにより、発光素子１６１の劣化を更に抑制することが可能となる。以下に詳しく説明する。
【００７１】
上述したように、駆動部１３０を構成するガルバノメーターに印加する電圧が大きいほど、遮光壁１２１が＋Ｙ軸方向に移動しやすい。したがって、撮影中に駆動部１３０に対して印加する電圧が大きいほど、外乱要因によって遮光壁１２１が閉状態に変化する可能性が小さい。そこで、駆動部１３０に印加する電圧が小さい第１のフレーム（第１の画像）３０１では、遮光部１２０が開状態から閉状態に変化する可能性が大きいため、発光素子１６１を発光させて遮光部１２０の開閉状態を検出し、所望の画像が取得できない時間を低減する。一方、駆動部１３０に印加する電圧が大きい第２のフレーム（第２の画像）３０２では、遮光部１２０が開状態から閉状態に変化する可能性が小さいため、発光素子１６１を発光させないようにしている。その結果、単位時間当たりに発光素子１６１が発光する時間の割合を低減させることができ、発光素子１６１の劣化を更に抑制することができる。
【００７２】
なお、第１のフレーム（第１の画像）３０１においても、第２のフレーム（第２の画像）３０２と同様に、駆動部１３０に印加する電圧が大きくして、遮光部１２０が開状態から閉状態に変化する可能性を小さくすることも考えられる。しかしながら、この場合、安全性の観点から好ましくない。以下に詳しく説明する。
【００７３】
駆動部１３０を構成するガルバノメーターに印加する電圧が大きいほど、遮光部１２０での発熱量が大きい。一方、フレームレートの速い第１のフレーム（第１の画像）３０１は、フレームレートの遅い第２のフレーム（第２の画像）３０２よりも、単位時間当たりに読み出す電荷量が多くなるため、固体撮像素子１４０（更には制御部１５０）での発熱量が多くなる。発熱量が大きいと、撮像装置１００の表面温度が上昇して安全性が低下してしまう。ここで、安全性を判定する基準としては、撮像装置１００を使用している際の温度の最大値である。
【００７４】
したがって、第１のフレーム（第１の画像）３０１においても、第２のフレーム（第２の画像）３０２と同様に、駆動部１３０に印加する電圧が大きくした場合、固体撮像素子１４０の発熱量と、遮光部１２０での発熱量が同時に多くなってしまう。その結果、撮像装置１００を使用している際の温度の最大値が上昇し、安全性が低下してしまう。この点、第３の実施形態では、図７に示すように、固体撮像素子１４０での発熱量が多い第１のフレーム（第１の画像）３０１では駆動部１３０に印加する電圧を下げ、また、固体撮像素子１４０での発熱量が少ない第２のフレーム（第２の画像）３０２では駆動部１３０に印加する電圧を下げている。その結果、第１のフレーム（第１の画像）３０１においても、第２のフレーム（第２の画像）３０２においても、本実施形態に係る撮像装置１００の発熱量の合計を一定値以下に抑えることができ、安全性が低下することを抑制できるようになっている。
【００７５】
一般に、遮光壁１２１を物理的に移動させるガルバノメーター、画素数分の電荷を読み出して必要な階調でデジタル信号に変換する固体撮像素子１４０及び制御部１５０に対して、遮光壁１２１が開状態か閉状態かの２値で判定する検出部１６０の発熱量は小さい。したがって、以上の説明では、検出部１６０での発熱量は、無視できるほど小さいものとして扱った。
【００７６】
第３の実施形態においても、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に、発光素子１６１による検出光の出力強度を変化させてもよい。即ち、第３の実施形態において、制御部１５０は、第２のフレーム（第２の画像）３０２の撮影において固体撮像素子１４０の少なくとも一部の画素に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値が、第１のフレーム（第１の画像）３０１の撮影において固体撮像素子１４０の少なくとも一部の画素に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値よりも小さくなるように、当該出力強度の制御を行う。
【００７７】
また、駆動部１３０を構成するガルバノメーターに印加する電圧についても、その大きさを変化させてもよい。即ち、第３の実施形態において、制御部１５０は、第２のフレーム（第２の画像）３０２の撮影において固体撮像素子１４０の少なくとも一部の画素に電荷蓄積を行っているときに駆動部１３０に対して出力する電圧の平均値が、第１のフレーム（第１の画像）３０１の撮影において固体撮像素子１４０の少なくとも一部の画素に電荷蓄積を行っているときに駆動部１３０に対して出力する電圧の平均値よりも大きくなるように制御する。
【００７８】
以上の第３の実施形態では、上述した第１の実施形態における処理に加えて、制御部１５０は、第２のフレーム（第２の画像）３０２の撮影において固体撮像素子１４０の少なくとも一部の画素に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値が、第１のフレーム（第１の画像）３０１の撮影において固体撮像素子１４０の少なくとも一部の画素に電荷蓄積を行っているときの発光素子１６１による検出光の出力強度の平均値よりも小さくなるように、当該出力強度の制御を行うようにしている。
かかる構成によれば、上述した第１の実施形態の効果に加えて、発光素子１６１の劣化を更に抑制することができる。
【００７９】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。
【００８０】
なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１００：撮像装置、１０１：第１面、１０２：第２面、１１０：結像光学系、１１１：光軸、１２０：遮光部、１３０：駆動部、１４０：固体撮像素子、１５０：制御部、１６０：検出部
【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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