(57)【要約】      （修正有）【課題】１回のシャッタ動作で露光時間の異なる複数の画像を得る際に、各画像毎に、画像全領域で露光時間を均一にする。【解決手段】二次元配置された単位セルの蓄積電荷を選択的に読出可能な固体撮像素子と、シャッタ先幕とシャッタ後幕を移動可能に保持するシャッタユニットと、異なる第１の露光時間と第２の露光時間を順に計測するタイマ手段と、このタイマ手段の計測開始時にシャッタ先幕を走行させ、計測完了時にシャッタ後幕を走行させるシャッタ制御手段と、先幕走行開始から第１の露光時間が経過したときに、固体撮像素子の電荷読出タイミングをシャッタ先幕の走行速度に同期させ、シャッタ走行方向に沿って順番に、該第１の露光時間で蓄積された各単位セルの第１の電荷を読み出す露光中電荷読出制御手段と、後幕走行完了後に、第２の露光時間で蓄積された各単位セルの第２の電荷を読み出す露光後電荷読出制御手段とを備えた。【選択図】図４
2008092251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と増幅器を備えた単位セルが第１方向及び第２方向に列状に２次元配置されてなり、各単位セルの蓄積電荷を選択的に読出可能な固体撮像素子と、
この固体撮像素子への入射光を遮断するシャッタ先幕とシャッタ後幕を、該固体撮像素子の前記第１方向または前記第２方向に沿って移動可能に保持するシャッタユニットと、
少なくとも異なる第１の露光時間と第２の露光時間を順に計測するタイマ手段と、
このタイマ手段の計測開始時に前記シャッタ先幕を走行させ、計測完了時に前記シャッタ後幕を走行させるシャッタ制御手段と、
前記シャッタ先幕の走行開始から前記第１の露光時間が経過したときに、前記固体撮像素子の電荷読出タイミングを前記シャッタ先幕の走行速度に同期させ、シャッタ走行方向に沿って順番に、該第１の露光時間で蓄積された各単位セルの第１の電荷を読み出す露光中電荷読出制御手段と、
前記シャッタ後幕の走行完了後に、前記第２の露光時間で蓄積された各単位セルの第２の電荷を読み出す露光後電荷読出制御手段と、
を備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
請求項１記載のデジタルカメラにおいて、前記露光中電荷読出制御手段は、前記固体撮像素子の電荷読出方向をシャッタ走行方向と同方向に設定し、該固体撮像素子の各単位セルの蓄積電荷を、シャッタ走行方向に直交する方向の列毎に、前記シャッタ先幕の走行速度に同期させて順に読み出すデジタルカメラ。
【請求項３】
請求項２記載のデジタルカメラにおいて、前記露光中電荷読出制御手段は、前記シャッタ先幕の位置情報を取得する位置検出手段と、前記シャッタ先幕の走行速度と前記固体撮像素子の電荷読出タイミングを関連させた電荷読出タイミングテーブルを有しており、シャッタ走行方向に直交する方向の列毎に、前記シャッタ先幕の位置情報から算出した走行速度に対応する電荷読出タイミングテーブルで前記第１の電荷を読み出すデジタルカメラ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のデジタルカメラにおいて、前記第１の露光時間が前記第２の露光時間より長く設定されているデジタルカメラ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のデジタルカメラにおいて、異なる露光時間で蓄積された前記第１の電荷と前記第２の電荷に基づく第１の画像と第２の画像を合成する画像合成手段を備えたデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカルプレーンシャッタを用いたデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置では、例えば特許文献１、２に記載されているように、露出量の異なる複数の画像を合成してダイナミックレンジを改善することが知られている。具体的に、特許文献１では、全画素の信号電荷を一斉に読み出すいわゆる全画素読み出し方式のＣＣＤ撮像素子を用い、メカシャッタを開いてＣＣＤ撮像素子の電荷蓄積を開始させ、蓄積途中でＣＣＤ撮像素子の蓄積電荷を読み出すことにより、蓄積開始から電荷読出まで蓄積された第１の信号電荷と電荷読出からメカニカルシャッタが閉じるまで蓄積された第２の信号電荷を取得し、この第１の信号電荷による画像と第２の信号電荷による画像を合成している。また、特許文献２では、全画素を読み出すのに奇数のｎフィールドに分けて読み出すＣＣＤ撮像センサを用い、電子シャッタとメカシャッタを制御して全フィールドを同時に露光開始し、露光途中に第１のフィールドの蓄積電荷をＣＣＤ撮像センサの垂直転送部に移動させることで第１のフィールドとそれ以外のフィールドの露光時間（露光量）を異ならせ、第１のフィールドで蓄積した信号電荷による画像とそれ以外のフィールドで蓄積した信号電荷による画像を合成している。
【特許文献１】特開平１１−２３４５７２号公報
【特許文献２】特開２００５−３４８３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の特許文献１、２では、ＣＣＤ撮像素子の受光面全面を同時に遮光するレンズシャッタをメカシャッタとして用いることが前提となっているが、近年では、シャッタ先幕とシャッタ後幕が順に走行してシャッタ開閉動作するフォーカルプレーンシャッタを備えた撮像装置においても、ダイナミックレンジを改善したいという要望がある。しかしながら、フォーカルプレーンシャッタによる露光途中にＣＣＤ撮像素子の蓄積電荷を読み出そうとすると、ＣＣＤ撮像素子からは全画素の蓄積電荷が一斉に読み出されるので、図１３に示されるようにＣＣＤ撮像素子の画素位置に応じて露光時間が異なり（１ａ≠１ｂ≠１ｃ、２ａ≠２ｂ≠２ｃ）、適正露出が得られない。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フォーカルプレーンシャッタによる１回のシャッタ動作で露光時間の異なる複数の画像を得る際に、各画像毎に、画像全領域で露光時間が均一になるデジタルカメラを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサを用いれば各単位セルの蓄積電荷を選択的に読出可能であること、及び、各単位セルの蓄積電荷を読み出すタイミングをシャッタ先幕の走行に同期させれば全単位セルでの露光時間を均一にできること、に着目して完成されたものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、光電変換素子と増幅器を備えた単位セルが第１方向及び第２方向に列状に二次元配置されてなり、各単位セルの蓄積電荷を選択的に読出可能な固体撮像素子と、この固体撮像素子への入射光を遮断するシャッタ先幕とシャッタ後幕を、該固体撮像素子の第１方向または第２方向に移動可能に保持するシャッタユニットと、少なくとも異なる第１の露光時間と第２の露光時間を順に計測するタイマ手段と、このタイマ手段の計測開始時にシャッタ先幕を走行させ、計測完了時にシャッタ後幕を走行させるシャッタ制御手段と、シャッタ先幕の走行開始から第１の露光時間が経過したときに、固体撮像素子の電荷読出タイミングをシャッタ先幕の走行速度に同期させ、シャッタ走行方向に沿って順番に、該第１の露光時間で蓄積された各単位セルの第１の電荷を読み出す露光中電荷読出制御手段と、シャッタ後幕の走行完了後に、第２の露光時間で蓄積された各単位セルの第２の電荷を読み出す露光後電荷読出制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
露光中電荷読出制御手段は、固体撮像素子の電荷読出方向をシャッタ走行方向と同方向に設定し、該固体撮像素子の各単位セルの蓄積電荷を、シャッタ走行方向に直交する方向の列毎に、シャッタ先幕の走行速度に同期させて順に読み出すことが好ましい。より具体的には、シャッタ先幕の位置情報を取得する位置検出手段と、シャッタ先幕の走行速度と固体撮像素子の電荷読出タイミングを関連させた電荷読出タイミングテーブルを有しており、シャッタ走行方向に直交する方向の列毎に、シャッタ先幕の位置情報から算出した走行速度に対応する電荷読出タイミングテーブルで第１の電荷を読み出す。
【０００８】
第１の露光時間と第２の露光時間は、第１の露光時間が第２の露光時間より長く設定されていることが実際的である。
【０００９】
異なる露光時間で蓄積された第１の電荷と第２の電荷に基づく第１の画像と第２の画像を合成する画像合成手段を備えることが好ましい。第１の画像と第２の画像を合成することで、ダイナミックレンジを改善可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フォーカルプレーンシャッタによる１回のシャッタ動作で露光時間の異なる複数の画像を得る際に、各画像毎に、画像全領域で露光時間が均一になるデジタルカメラを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態によるデジタルカメラの制御系を示すブロック図である。ＣＰＵ１１及びＤＰＵ１２は、バスラインを介して相互に接続されており、露光制御を含むカメラシステム全体を総括的に制御する制御手段である。
【００１２】
ＤＰＵ１２には、バッテリー２０、電源回路２１、外付フラッシュ２２、絞り制御回路２３、ＴＴＬ調光素子２４、電子ブザー２５、測距スーパーインポーズ２６、モードダイアル２７、ＤＰＵ側スイッチ群２８、撮影レンズに搭載されたレンズＣＰＵ３１、ＡＦＩＣ３２及び内蔵フラッシュ３３がそれぞれ接続されている。ＤＰＵ１２は、ＣＰＵ１１との相互通信を行ない、ＣＰＵ１１からの制御指令を受信して動作すると共に、該ＤＰＵ１２に接続された周辺回路や素子に関する動作情報及び設定情報をＣＰＵ１１に送信する。
【００１３】
バッテリー２０は、デジタルカメラ全体の駆動電源である。電源回路２１は、バッテリー２０からの電力をＣＰＵ１１及びＤＰＵ１２に常時供給し、さらにＤＰＵ１２からの電源制御指令に基づいて内蔵フラッシュ３３、ミラーモータドライバ３５、ＡＦモータドライバ３８及びＤＳＰ１３への電力供給を制御する。
【００１４】
外付フラッシュ２２は、デジタルカメラのカメラボディに装着されており、ＤＰＵ１２との間で通信を行ない、ＤＰＵ１２の制御下でフラッシュを発光させる。絞り制御回路２３は、ＤＰＵ１２からの制御信号に基づき、撮影レンズの絞りを絞り込む絞込機構（図示せず）の絞り込み動作を開始させ、この絞り込み動作に連動してＥＥパルスをＤＰＵ１２に出力する。ＤＰＵ１２は、ＥＥパルスを検知してカウントし、該カウント値がＡＥ演算で求めたＥＥパルス数に達したときに制御信号を出力する。この制御信号に基づき絞り制御回路２３は、絞り込み機構の絞り込み動作を停止させ、撮影レンズの絞り値を適正絞り値Ａｖに保つ。ＴＴＬ調光素子２４は、被写体からのストロボ反射光を直接受光し、その受光信号をＤＰＵ１２に出力する。電子ブザー２５は、ＤＰＵ１２からの制御信号に基づき鳴動し、使用者に警告音を発する。測距スーパーインポーズ２６は、ＬＥＤを備え、ＤＰＵ１２からの制御信号に基づいてＬＥＤを点灯して複数の測距点を表示する。モードダイアル２７は、撮影に必要な各種モードを設定するための操作部材であり、露出モード、ＩＳＯ、記録サイズ、ＷＢ情報、リモコンモードなどの情報をＤＰＵ１２に出力する。ＤＰＵ側スイッチ群２８には、ＡＦボタンスイッチ、測光モードレバースイッチやドライブモードスイッチなどの複数のスイッチが設けられており、各スイッチのスイッチ情報はＤＰＵ１２に出力される。
【００１５】
レンズＣＰＵ３１は、図示されていない撮影レンズに搭載されていて、ＤＰＵ１２を介して電源供給を受け、撮影レンズのマウント面に設けられた電気接点群を介してＤＰＵ１２及びＣＰＵ１１との間でそれぞれ通信を行なう。レンズＣＰＵ３１には、焦点距離情報、開放絞り値及び最小絞り値情報など撮影レンズ固有のレンズ情報が格納されていて、これらレンズ情報が通信によりＤＰＵ１２及びＣＰＵ１１に読み込まれる。ＡＦＩＣ３２は、ＣＰＵ１１及びＤＰＵ１２の制御信号に基づいて各測距エリア又は選択された特定の測距エリア内に含まれる被写体の焦点状態を検出し、受光した被写体光束を電気的なビデオ信号に変換してＣＰＵ１１に出力する。ＣＰＵ１１は、ＡＦＩＣ３２から入力したビデオ信号に基づいて測距演算を行なう。内蔵フラッシュ３３は、ＤＰＵ１２によって充電制御及び発光制御され、充電中にフラッシュ電圧が所定の充電完了レベルに達したら充電完了信号をＤＰＵ１２に出力する。
【００１６】
ＣＰＵ１１は、デジタルカメラの機能に関するプログラム等が書き込まれたＲＯＭ１１ａ及び各種パラメータ、レンズ情報などを一時的に記憶するＲＡＭ１１ｂを内蔵している。ＣＰＵ１１には、上記レンズＣＰＵ３１やＡＦＩＣ３２のほかに、１６分割測光ＩＣ３４、ミラーモータドライバ３５、ミラースイッチ（ミラーアップスイッチ、ミラーダウンスイッチ）３７、ＡＦモータドライバ３８、ＡＦ制御フォトインタラプタ４０、リモコン受光ＩＣ４１、ＥＥＰＲＯＭ４２、シャッタ先幕マグネット４３、シャッタ後幕マグネット４４、外部表示器４５、ファインダ内表示器４６、リモコン・セルフＬＥＤ４７、Ａｖダイアル４８、Ｔｖダイアル４９、ＣＰＵ側スイッチ５０、シャッタボタン５１及びＤＳＰ１３がそれぞれ接続されている。
【００１７】
１６分割測光ＩＣ３４は、撮影範囲を１６の測光エリアに分割して各測光エリア毎に測光可能であり、ＣＰＵ１１からのセンサー選択信号によって選択された各測光エリアについて、該測光エリアの受光量に応じた電気信号を被写体輝度情報ＢｖとしてＣＰＵ１１に出力する。ＣＰＵ１１は、被写体輝度情報Ｂｖ及びＩＳＯ感度情報Ｓｖ等を用いて露出演算を行ない、適正露出値Ｅｖ、適正シャッタ速度Ｔｖ及び絞り値Ａｖを求める。さらにＣＰＵ１１は、不図示の絞り込み機構の絞り込み動作に連動して絞り制御回路２３から出力される、適正絞り値Ａｖに相当するＥＥパルス数を算出する。
【００１８】
ミラーモータドライバ３５は、ＣＰＵ１１からのミラー駆動信号に基づきミラーモータ３６を駆動制御し、不図示のミラーをアップ又はダウンさせる。ＣＰＵ１１は、ミラーがアップ位置にあるか否か又はダウン位置にあるか否かをミラースイッチ３７のスイッチ状態（ミラー位置信号）を介して検出する。ＡＦモータドライバ３８は、ＣＰＵ１１からのＡＦ駆動信号に基づいてＡＦモータ３９を駆動制御し、ＡＦモータ３９により撮影レンズの焦点調節レンズ系を合焦位置に移動させる。ＡＦ制御フォトインタラプタ４０はＡＦモータ３９の回転に連動してＡＦパルスをＣＰＵ１１に出力し、ＣＰＵ１１は、ＡＦ制御フォトインタラプタ４０から出力されたＡＦパルス数が、測距演算で設定したＡＦパルス数に達したら、ＡＦモータドライバ３８を介してＡＦモータ３９の駆動を停止させる。リモコン受光ＩＣ４１は、デジタルカメラに付属されたリモコン装置からのレリーズ指令を受信するものであり、待機時間中にリモコン装置からレリーズ指令を受信したらＣＰＵ１１へ出力する。ＥＥＰＲＯＭ４２は、撮影やカメラ個体の調整に関する各種データが格納されるメモリ手段であり、格納データは適時にＣＰＵ１１により読み出される。
【００１９】
シャッタ先幕マグネット（ＥＳＭｇ１）４３及びシャッタ後幕マグネット（ＥＳＭｇ２）４４は、通電時はシャッタユニット（フォーカルプレーンシャッタ）７０のシャッタ先幕７３及びシャッタ後幕７４をそれぞれ電磁力により係止し、通電が断たれたときにシャッタ先幕７３及びシャッタ後幕７４の磁力係止を解除して走行させる。ＣＰＵ１１は、シャッタ先幕マグネット４３及びシャッタ後幕マグネット４４の通電／非通電により、シャッタ走行を制御する。
【００２０】
外部表示器４５及びファインダ内表示器４６は、撮影に関する各種情報を表示するＬＣＤであり、ＣＰＵ１１からの表示信号に基づいて情報を表示する表示用ＬＣＤとＣＰＵ１１からの点灯信号に基づいて点灯し、表示用ＬＣＤを背面側から照明する照明用ＬＥＤとをそれぞれ備えている。リモコン・セルフＬＥＤ４７は、リモコン装置からレリーズ指令を受信したとき、又はセルフタイマ撮影モードにおいてセルフタイマが作動中にＣＰＵ１１により点灯され、使用者にレリーズタイミングを報知する。
【００２１】
Ａｖダイアル４８は主に撮影レンズの絞り値を手動設定するための操作部材、Ｔｖダイアル４９はシャッタ速度を手動設定するための操作部材であり、設定された各種情報はそれぞれＣＰＵ１１に出力される。ＣＰＵ側スイッチ５０には、デジタルカメラの主電源をオンするメインスイッチＳＷＭ、画像記憶手段６４の着脱口の蓋の開閉状態を検知する蓋スイッチなどの各種スイッチが備えられている。シャッタボタン５１は、２段階スイッチボタンであり、半押し状態で測光スイッチＳＷＳがオンし、全押し状態でレリーズスイッチＳＷＲがオンする。
【００２２】
ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）１３は、ＤＰＵ１２及び電源回路２１により電源制御され、電力供給を受けている状態では、ＣＰＵ１１との間で通信を行ない、ＣＰＵ１１からの制御信号や各種情報に基づいて画像処理する。ＤＳＰ１３には、制御用プログラム等が書き込まれたＲＯＭ１３ａ、各種情報を一時的に記憶するＲＡＭ１３ｂ、制御用の内部タイミングを発生するタイミングジェネレータ１３ｃが内蔵されている。
【００２３】
ＤＳＰ１３には、フラッシュメモリ６１、ＣＭＯＳイメージセンサ６２、画像モニタ６３、画像記憶手段６４及び電荷読出制御フォトインタラプタ７５がそれぞれ接続されている。フラッシュメモリ６１には、ＤＳＰ１３の制御プログラム（ファームウエア）等が書き込まれている。ＤＳＰ１３は、ＣＭＯＳイメージセンサ６２から読み出した画像信号に各種の画像処理を施し、画像モニタ６３に表示可能な撮影画像を生成する。生成された撮影画像は、ＤＳＰ１３によって、画像モニタ６３のイメージＬＣＤ上に表示されるとともに、画像記憶手段６４にメモリされる。またＤＳＰ１３は、画像記憶手段６４に記憶されている画像データを読み込んで画像モニタ６３に表示する。画像モニタ６３は、画像データを表示するイメージＬＣＤとＬＣＤバックライトである照明用ＬＥＤからなり、デジタルカメラの例えば背面に設けられている。画像記憶手段６４はデジタルカメラに対して着脱自在である。この画像記憶手段６４にはフラッシュメモリや小型ハードディスク装置などを使用することができる。
【００２４】
電荷読出制御フォトインタラプタ７５は、シャッタ先幕７３の走行に連動してパルスを出力し、ＤＳＰ１３は、電荷読出制御フォトインタラプタ７５から出力されたパルスに基づいてシャッタ先幕７３の位置及び走行速度を検知する。本実施形態では、図１２に示されるように、シャッタ先幕７３及びシャッタ後幕７４を走行可能に支持するシャッタ支持枠７１に、シャッタ走行開始位置からシャッタ走行完了位置までの間に位置検出用センサ穴を五箇所形成し、この位置検出用センサ穴の位置を、シャッタ走行方向（図示上から下方向）に沿って順にシャッタ位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５と設定してある。このシャッタ位置Ｐ１〜Ｐ５をシャッタ先幕７３が通過する毎に、電荷読出制御フォトインタラプタ７５からパルスが出力される構成となっている。ＤＳＰ１３は、電荷読出制御フォトインタラプタ７５からパルスを入力する毎にシャッタ位置フラグを更新し、このシャッタ位置フラグによりシャッタ先幕７３の現在位置を検出する。シャッタ位置フラグは、シャッタ先幕７３が走行開始位置−シャッタ位置Ｐ１間に位置するときはクリアされ、シャッタ位置Ｐ１−Ｐ２間、Ｐ２−Ｐ３間、Ｐ３−Ｐ４間及びＰ４−Ｐ５間に位置するときはそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４がセットされ、シャッタ位置Ｐ５（走行完了位置）に位置するときはＰ５がセットされる。
【００２５】
上記全体構成を有するデジタルカメラにおいて、ＤＳＰ１３は、シャッタユニット７０の１回のシャッタ動作（シャッタ先幕７３が走行開始してからシャッタ後幕７４が走行完了するまで）で露光時間の異なる２つの画像（各単位セル毎の蓄積電荷）をＣＭＯＳイメージセンサ６２から読み出し、該２つの画像を合成することにより、ダイナミックレンジの改善された撮影画像を生成する。本発明は、上記露光時間の異なる２つの画像を得るためのシャッタ制御及びＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出制御に特徴を有するものであり、以下では、図２〜図４を参照し、このシャッタ制御及び電荷読出制御について詳細に説明する。
【００２６】
図２はＣＭＯＳイメージセンサ６２の構成の一例を示し、図３はＣＭＯＳイメージセンサ６２とシャッタユニット７０の配置例を示している。
【００２７】
ＣＭＯＳイメージセンサ６２は、図３に示されるようにシャッタユニット７０の後方に配置され、該シャッタユニット７０のシャッタ先幕７３及びシャッタ後幕７４により形成されるスリットを介して、撮影レンズからの光（被写体像）を受光する。このＣＭＯＳイメージセンサ６２は、高速読出可能なＸＹアドレス方式の固体撮像素子であり、具体的には図２に示されるように、センサ受光面αの水平方向Ｈ（図示左右方向；第１方向）と垂直方向Ｖ（図示上下方向；第２方向）に列状に配置された多数の単位セル６２Ｘと、水平方向Ｈに単位セル６２Ｘを選択する水平走査回路６２Ｈと、垂直方向Ｖに単位セル６２Ｘを選択する垂直走査回路６２Ｖと、垂直方向Ｖの各列に設けられたノイズ除去用の列回路６２Ｒと、水平走査回路６２Ｈ及び垂直走査回路６２Ｖにより選択的に読み出された単位セル６２Ｘの蓄積電荷をＤＳＰ１３へ順次出力する出力部６２Ｏとを備えている。各単位セル６２Ｘは、入射光を蓄積電荷に変換して蓄積する光電変換素子６２Ｘ１と、この光電変換素子６２Ｘ１が蓄積した蓄積電荷を増幅する増幅器６２Ｘ２とから構成される。増幅器６２Ｘ２で増幅された蓄積電荷は、水平走査回路６２Ｈ及び垂直走査回路６２Ｖにより当該単位セル６２Ｘが選択されたときに出力され、列回路６２Ｒを介して出力部６２Ｏに送られる。ＤＳＰ１３は、制御信号（電荷読出用のタイミングパルス）により水平走査回路６２Ｈ及び垂直走査回路６２Ｖを動作させてＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出制御を実行する。図示都合上、図３には水平方向４列、垂直方向４列に配置した計１６個の単位セル６２Ｘしか示されていないが、実際には、より多数の単位セル６２Ｘが備えられている。
【００２８】
シャッタユニット７０のシャッタ先幕７３及びシャッタ後幕７４は、上述したように、シャッタ先幕マグネット４３及びシャッタ後幕マグネット４４の電磁力により、それぞれの初期位置（走行開始位置）で保持される。初期位置において、シャッタ先幕７３はＣＭＯＳイメージセンサ６２のセンサ受光面αを全面的に覆い、シャッタ後幕７４はシャッタ先幕７３よりも上方に位置する。そしてシャッタ先幕マグネット４３及びシャッタ後幕マグネット４４の磁力係止が解除されたとき、図３の下方向、すなわち、ＣＭＯＳイメージセンサ６２のセンサ受光面αの垂直方向に向かって走行する。走行完了位置において、シャッタ先幕７３はセンサ受光面αよりも下方に位置して該センサ受光面αを覆うことがなく、シャッタ後幕７４はセンサ受光面α上に位置して該センサ受光面αを全面的に覆う。ＣＭＯＳイメージセンサ６２の露光は、シャッタ先幕７３の走行開始により開始され、シャッタ後幕７４の走行開始により完了する。
【００２９】
図４は、シャッタ先幕７３及びシャッタ後幕７４の走行軌跡とＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出タイミングとの関係を説明する模式図である。図４の実線はシャッタ先幕７３及びシャッタ後幕７４の走行軌跡を、破線はＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出タイミングをそれぞれ示している。図４において、縦軸はシャッタ先幕７３、シャッタ後幕７４の位置及びＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出位置を、横軸は時間をそれぞれ示している。
【００３０】
ＤＳＰ１３は、異なる第１の露光時間ｔ１と第２の露光時間ｔ２を設定してＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出タイミングを制御し、ＣＭＯＳイメージセンサ６２が第１の露光時間ｔ１で蓄積した第１の蓄積電荷と第２の露光時間ｔ２で蓄積した第２の蓄積電荷を取得する。本実施形態では、１回のシャッタ動作により第１の露光時間ｔ１で蓄積した第１の蓄積電荷と第２の露光時間ｔ２で蓄積した第２の蓄積電荷を取得する露光モードを、「２回露光モード」という。第１の露光時間ｔ１と第２の露光時間ｔ２の合計時間は、シャッタ先幕７３が走行開始してからシャッタ後幕７４が走行開始するまでの時間に等しい。
【００３１】
ＣＭＯＳイメージセンサ６２の露光は、シャッタ先幕７３の走行開始により、開始される。ここで、シャッタ先幕７３はＣＭＯＳイメージセンサ６２のセンサ受光面αを上から下方向（垂直方向）に走行するから、図４からも明らかなように、水平方向の列毎に、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の単位セル６２Ｘの露光開始時刻にタイムラグが生じる。したがって、シャッタ先幕７３の走行開始から第１の露光時間ｔ１が経過したときに、単純にＣＭＯＳイメージセンサ６２から蓄積電荷を読み出してしまうと、各単位セル６２Ｘでの露光時間が異なってしまい、適正な画像信号を得ることができない。
【００３２】
これを回避するため、ＤＳＰ１３は、全ての単位セル６２Ｘで露光時間（シャッタ先幕７３が当該単位セル６２Ｘを通過してからの経過時間）が一定となるように、シャッタ先幕７３の走行に関連させて、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出タイミングを制御する。具体的には、シャッタ先幕７３の走行開始から第１の露光時間ｔ１（ｔ１＜Ｔ）が経過したときに、ＣＭＯＳイメージセンサ６２からの電荷読出を開始し、各単位セルの蓄積電荷を、シャッタ走行方向と同じ方向（図３の上から下方向）に沿って水平方向の列毎に順番に読み出す。各単位セルの蓄積電荷を読み出すタイミングは、水平方向の列毎に、シャッタ先幕７３の走行速度に同期させる。水平方向の列においては、出力部６２Ｏに近い側の単位セルから順に、蓄積電荷を読み出す。
【００３３】
図２を用いて電荷読出順の一例を説明すると、先ず、最上列（水平方向の１列目）の左端の単位セル６２Ｘ11から順に右端の単位セル６２Ｘ14まで蓄積電荷が読み出され、次に、上から２列目（水平方向の２列目）の左端の単位セル６２Ｘ21から順に右端の単位セル６２Ｘ24まで蓄積電荷が読み出され、続いて、同様にして３列目、４列目の各単位セルの蓄積電荷が読み出される。
【００３４】
このようにＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出タイミングをシャッタ先幕７３の走行速度に同期させると、シャッタ先幕７３の走行軌跡とＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出タイミングは図４から明らかなように平行線となり、露光開始時刻から電荷読出時刻までの時間が全ての単位セル６２Ｘで一定（上記第１の露光時間ｔ１）になる。これにより、ＤＳＰ１３は、第１の露光時間ｔ１で各単位セル６２Ｘの光電変換素子６２Ｘ１が蓄積した第１の蓄積電荷を取得する。
【００３５】
各単位セル６２Ｘでは、上記第１の蓄積電荷の読出により、第１の露光時間ｔ１による１回目の露光が終了すると同時に、２回目の露光が開始される。シャッタ後幕７４は、第１の露光時間ｔ１に達した時点から第２の露光時間ｔ２が経過したときに走行開始され、これによりＣＭＯＳイメージセンサ６２の露光は終了される。シャッタ後幕７４はＣＭＯＳイメージセンサ６２のセンサ受光面αを上から下方向（垂直方向）に走行するから、図４からも明らかなように、水平方向の列毎に、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の単位セル６２Ｘの露光終了時刻にもタイムラグが生じる。図４の第１回目の電荷読出タイミングは、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の各単位セル６２Ｘの１回目の露光完了と２回目の露光開始の両方を示しており、シャッタ後幕７４の走行軌跡に対しても平行である。よって、２回目の露光開始時刻から露光終了時刻までの時間も、全ての単位セル６２Ｘで一定（上記第２の露光時間ｔ２）となる。ＤＳＰ１３は、シャッタ後幕７４の走行完了後に各単位セル６２Ｘの蓄積電荷を順次読み出し、第２の露光時間ｔ２で各単位セル６２Ｘの光電変換素子６２Ｘ１が蓄積した第２の蓄積電荷を得る。このように第２の蓄積電荷はシャッタ先幕７３及びシャッタ後幕７４の走行速度に関係なく順番に読み出しているから、図４にも明らかなように、第２回目の電荷読出タイミングは第１回目の電荷読出タイミング及びシャッタ先幕７３及びシャッタ後幕７４の走行軌跡とは非平行となっている。
【００３６】
上記第１の露光時間ｔ１と第２の露光時間ｔ２の比率は適宜設定可能である。第１の露光時間ｔ１と第２の露光時間ｔ２を例えば１０対１の比率に設定すれば、露光レベルの１０倍異なる二つの画像が得られ、該二つの画像を合成することによりダイナミックレンジを大きく改善することができる。本実施形態では、第１の露光時間ｔ１よりも第２の露光時間ｔ２を短く設定している。第１の露光信号を読み出し中にも第２の露光のためにセンサーに光が当たっていて僅かに信号に影響を受けるが、第２の露光信号読み出し時にはシャッタ幕で遮光されているためその影響は無い。このため、僅かに影響を受ける第１の露光信号の信号レベルを露光時間を長くして上げ、かつ第２の露光時間を短くすることで、影響を最小に抑えることができる。
【００３７】
次に、図５〜図１２を参照し、本デジタルカメラの全体処理について詳細に説明する。図５〜図７はＣＰＵ１１がＲＯＭ１１ａに書き込まれているプログラムに基づいて制御する各種処理に関するフローチャートであり、図８〜図１０はＤＳＰ１３がＲＯＭ１３ａに書き込まれているプログラムに基づいて制御する各種処理に関するフローチャートである。図１１は、デジタルカメラのレリーズ動作に関するタイミングチャートである。図１２は、シャッタ先幕７３の検出位置を示す模式平面図である。
【００３８】
図５は、測光ＳＷ処理に関するフローチャートである。測光ＳＷ処理は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１１ａに書き込まれているプログラムに基づいて制御し、デジタルカメラの主電源がオンしているとき（メインスイッチＳＷＭがオンしているとき）に実行される。
【００３９】
この処理に入ると、先ず、測光スイッチＳＷＳがオンしているか否かをチェックする（Ｓ１）。測光スイッチＳＷＳがオンしていなければ（Ｓ１；Ｎ）、ＳＷＳ終了処理を実行する（Ｓ３）。ＳＷＳ終了処理では、外部表示器４５及びファインダ内表示器４６にスリープタイマースタートを表示し、ＣＰＵスリープ状態へ移行する。測光スイッチＳＷＳがオフしている間は、Ｓ１〜Ｓ３の処理を繰り返す。
【００４０】
測光スイッチＳＷＳがオンしていれば（Ｓ１；Ｙ）、ＥＥ処理（Ｓ５）、ＡＦ検出演算処理（Ｓ７）及びＡＦレンズ駆動処理（Ｓ９）を実行してＳ１へ戻る。Ｓ５のＥＥ処理では、１６分割測光ＩＣ３４から被写体輝度情報Ｂｖを入力し、この被写体輝度情報Ｂｖを用いた露出演算により適正露出値Ｅｖ、適正シャッタ速度Ｔｖ及び適正絞り値Ａｖを算出し、さらに、適正絞り値Ａｖに相当するＥＥパルス数を算出する。ＥＥパルスは、絞りの絞り込み動作に連動して絞り制御回路２３から出力されるパルスである。Ｓ７のＡＦ検出演算処理では、ＡＦＩＣ３２から入力したビデオ信号に基づいて測距演算を行い、撮影レンズの焦点調節レンズ系を合焦位置に移動させるためのレンズ駆動量及び該レンズ駆動量に相当するＡＦパルス数を算出する。Ｓ９のＡＦレンズ駆動処理では、ＡＦモータドライバ３８を介してＡＦモータ３９を駆動させ、ＡＦモータ３９の回転に連動してＡＦ制御フォトインタラプタから出力されるＡＦパルス数がＳ７で算出したパルス数に達した時点で、ＡＦモータ３９の駆動を停止させる。これにより、撮影レンズの焦点調節レンズ系を合焦位置へ移動させる。
【００４１】
図６は、レリーズスイッチＳＷＲがオンしたとき（図５の測光ＳＷ処理のＳ１、Ｓ５〜Ｓ９のループ中）に実行されるレリーズ割込処理に関するフローチャートである。
【００４２】
レリーズスイッチＳＷＲがオンしたら、先ずＤＳＰ１３との間でミラーアップ前通信を行い、ミラーモータドライバ３５及びミラーモータ３６によるミラーアップ動作を開始させる（Ｓ１１、Ｓ１３、図１１；時間ｘ１）。ミラーアップ前通信では、２回露光モードで露光制御する旨及び第１の露光時間ｔ１情報を含む露光制御情報をＤＳＰ１３へ伝える。２回露光モードは、上述したように、１回のシャッタ動作により第１の露光時間ｔ１で蓄積した第１の蓄積電荷と第２の露光時間ｔ２で蓄積した第２の蓄積電荷を取得する露光モードである。
【００４３】
続いて、ＤＰＵ１２及び絞り制御回路２３を介して撮影レンズの絞りを適性Ａｖ値まで絞り込む（Ｓ１５）。撮影レンズの絞り込み動作を開始すると、絞り込み動作に連動して絞り制御回路２３からＥＥパルスが出力される（図１１；時間ｘ２）。ＤＰＵ１２は、出力されたＥＥパルス数をカウントし、そのカウント値が適正絞り値Ａｖに相当するＥＥパルス数に達したときにＣＰＵ１１に制御信を出力する。
【００４４】
そして、Ｓ１３のミラーアップ動作及びＳ１５の絞り込み動作が完了しているか否かをチェックし（Ｓ１７）、ミラーアップ動作及び絞り込み動作の一方でも完了していなければ両方ともに完了するまで待機する（Ｓ１７；Ｎ）。ＣＰＵ１１は、ミラースイッチ（ミラーアップスイッチ）３７のスイッチ状態によりミラーアップ動作が完了したか否かを検知し、ＤＰＵ１２から上記制御信号を入力したか否かにより絞り込み動作が完了したか否かを検知する。図１１に示す実施形態では、時間ｘ３で絞り込み動作が完了し、時間ｘ４でミラーアップ動作が完了しているから、ＣＰＵ１１は時間ｘ４まで待機することになる。
【００４５】
ミラーアップ動作及び絞り込み動作の両方が完了したら（Ｓ１７；Ｙ）、ＤＳＰ１３の露光モードが開始されているか否かをチェックする（Ｓ１９）。露光モードが開始されているか否かは、ＤＳＰ１３から露光モード開始信号を受信したか否かにより検知する。ＤＳＰ１３の露光モードが開始されていなければ該露光モードが開始されるまで待機し（Ｓ１９；Ｎ）、開始されていればシャッタ制御処理を実行する（Ｓ１９；Ｙ、Ｓ２１）。シャッタ制御処理では、シャッタ先幕７３を走行開始させ（図１１；時間ｘ５）、該走行開始から第１露光時間ｔ１と第２露光時間ｔ２が経過したときにシャッタ後幕７４を走行させる（図１１；時間ｘ１２）。このシャッタ先幕７３の走行開始からシャッタ後幕７４の走行開始までの間（図１１；時間ｘ５〜ｘ１２）に、ＤＳＰ１３は、ＣＭＯＳイメージセンサ６２から露光時間の異なる２つの蓄積電荷（第１の露光時間ｔ１による第１の蓄積電荷と第２の露光時間ｔ２による第２の蓄積電荷）を取得する。
【００４６】
シャッタ制御処理を実行したら、ＤＳＰ１３の露光モードが終了したか否かをチェックし（Ｓ２３）、該露光モードが終了していなければ終了するまで待機する（Ｓ２３；Ｎ）。露光モードが終了したか否かは、ＤＳＰ１３から露光モード終了信号を受信したか否かにより検知する。ＤＳＰ１３の露光モードが終了したら（Ｓ２３；Ｙ）、ミラーモータドライバ３５及びミラーモータ３６を介してのミラーダウン動作、ＤＰＵ１２及び絞り制御回路２３を介しての絞り戻り制御動作、及び、シャッタチャージ動作を実行する（Ｓ２５、図１１；時間ｘ１６）。以上により、レリーズ割込処理は終了する。
【００４７】
図７は、レリーズ割込処理のＳ２１で実行されるシャッタ制御処理に関するフローチャートである。先ず、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の第１回目の露光時間（第１の露光時間ｔ１）と第２回目の露光時間（第２の露光時間ｔ２）を露光時間Ｔとして設定し（Ｓ３１）、シャッタ先幕マグネット４３への通電をオフしてシャッタ先幕７３を走行させるとともに露光タイマーをスタートさせ、シャッタ先幕７３の走行開始情報をＤＳＰ１３へ送信する（Ｓ３３、図１１；時間ｘ５）。そして、露光タイマーが全体の露光時間Ｔに達するまで待機する（Ｓ３５；Ｎ）。この待機時間中（露光時間中）に、ＤＳＰ１３は、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の第１の露光時間ｔ１による第１の蓄積電荷を読み出す。そして、露光タイマーが全体の露光時間Ｔに達したら（Ｓ３５；Ｙ、図１１；時間ｘ１２）、シャッタ後幕マグネット４４への通電をオフしてシャッタ後幕７４を走行させ（Ｓ３７、図１１；時間ｘ１２）、シャッタ後幕７４が走行完了位置に達するまで待機し（Ｓ３９；Ｎ）、シャッタ後幕７４の走行が完了したら、シャッタ後幕７４の走行完了情報をＤＳＰ１３へ送信し、レリーズ割込処理のＳ２３へ進む（Ｓ３９；Ｙ、図１１；時間ｘ１４）。
【００４８】
図８は、ＤＳＰ１３により実行される画像処理に関するフローチャートである。この画像処理は、ＣＰＵ１１との間のミラーアップ前通信（図６に示すレリーズ割込処理のＳ１１）が実行されるまで待機状態となっていて（Ｓ４１；Ｎ）、該ミラーアップ前通信により露光制御情報を受信したときにＳ４３へ進み、Ｓ４３〜Ｓ５５の処理を開始する（Ｓ４１；Ｙ）。ミラーアップ前通信により受信する露光制御情報には、２回露光モードで露光制御する旨及び第１の露光時間ｔ１情報が含まれている。ＤＳＰ１３は、ＣＰＵ１１から指定された２回露光モード且つ第１の露光時間ｔ１で露光制御を実行する。
【００４９】
Ｓ４３では、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の電源をオンし、すべての単位セル６２Ｘを露光可能状態とする。続いて、ＤＳＰ１３に内蔵されたタイミングジェネレータ１３ｃにより発生される内部タイミングを設定し（Ｓ４５）、露光モードを開始する旨をＣＰＵ１１に送信する（Ｓ４７）。
【００５０】
露光モードを開始したら、２回露光モードでＣＭＯＳイメージセンサ６２の露光を制御する２回露光制御処理を実行する（Ｓ４９）。２回露光制御処理では、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の各単位セルでの露光時間が一定となるようにＣＰＵ１１のシャッタ制御に連動させてＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出制御を行い、第１の露光時間ｔ１で蓄積した第１の蓄積電荷と第２の露光時間ｔ２で蓄積した第２の蓄積電荷とを取得する。
【００５１】
２回露光制御処理を実行したら、露光モードが終了した旨をＣＰＵ１１に送信し、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の電源をオフする（Ｓ５１）。続いて、２回露光制御処理で取得した露光時間の異なる２つの画像（第１の蓄積電荷による画像と第２の蓄積電荷による画像）を合成して、ダイナミックレンジの改善された撮像画像を生成する（Ｓ５３）。そして、生成した撮像画像を画像記憶手段６４に書き出すと共に、画像モニタ６３に表示する（Ｓ５５）。
【００５２】
以上により、ＤＳＰ１３の画像処理は終了する。
【００５３】
図９は、画像処理のＳ４９で実行される２回露光制御処理に関するフローチャートである。この処理に入ると先ず、シャッタ先幕７３が走行開始したか否かをチェックし（Ｓ６１）、シャッタ先幕７３が走行開始するまで待機する（Ｓ６１；Ｎ）。シャッタ先幕７３が走行開始したか否かは、ＤＳＰ１３がＣＰＵ１１からシャッタ先幕７３の走行開始情報を受信したか否かにより判断する。
【００５４】
シャッタ先幕７３の走行が開始されたら（Ｓ６１；Ｙ、図１１；時間ｘ５）、シャッタ位置フラグをクリアするとともにシャッタ位置検出割り込みを許可する（Ｓ６３）。シャッタ位置検出割り込みが許可されると、ＤＳＰ１３は、電荷読出制御フォトインタラプタ７５からパルスを入力する毎に、シャッタ位置検出割込処理（図１０、図１１；時間ｘ６〜ｘ１０）を実行する。
【００５５】
シャッタ位置検出割込処理は、シャッタ位置フラグを更新し、シャッタ先幕７３の走行速度に応じた電荷読出タイミングテーブルを設定する。電荷読出タイミングテーブルは、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の各単位セル６２Ｘの電荷読出タイミング（電荷読出までの待機時間）を、シャッタ先幕７３の走行速度に応じてテーブル化したものである。
【００５６】
続いて、シャッタ先幕７３がシャッタ位置Ｐ１に達したか否かをチェックする（Ｓ６４）。シャッタ先幕７３の位置は、上記シャッタ位置検出割込処理で設定されたシャッタ位置フラグにより検知する。シャッタ位置Ｐ１に達していなければ待機し（Ｓ６４；Ｎ）、シャッタ位置Ｐ１に達したらＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出用タイマーをスタートさせる（Ｓ６４；Ｙ、Ｓ６５）。
【００５７】
続いて、Ｓ６５でスタートさせた電荷読出用タイマーが第１の露光時間ｔ１に達したか否かをチェックし（Ｓ６７）、第１の露光時間ｔ１に達するまで待機する（Ｓ６７；Ｎ）。
【００５８】
そして電荷読出用タイマーが第１の露光時間ｔ１に達したら（Ｓ６７；Ｙ、図１１；時間ｘ１１）、第１回目の電荷読出を実行する（Ｓ６９〜Ｓ７３）。先ず、設定されている電荷読出テーブルに基づき、電荷読出タイマーと比較しながらＣＭＯＳイメージセンサ６２の水平方向ｎ列目の単位セル６２Ｘの蓄積電荷を出力部６２Ｏに近い側から順番に読み出す（Ｓ６９）。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の水平方向の列番号を示すｎは、自然数であり、初期値として１が設定されている。続いて、全単位セル６２Ｘについて電荷読出が完了したか否かをチェックし（Ｓ７１）、完了していなければｎに１加算してＳ６９に戻る（Ｓ７１；Ｎ、Ｓ７３）。全単位セル６２Ｘについて電荷読出が完了したか否かは、水平方向の列番号ｎが列総数に達したか否かにより判断する。ＤＳＰ１３は、全単位セル６２Ｘの電荷読出が完了するまでＳ６９〜Ｓ７３の処理を繰り返すことにより、第１の露光時間ｔ１で蓄積した第１の蓄積電荷を取得する。各単位セル６２Ｘは、第１の蓄積電荷が読み出されると同時に、第２回目の露光（蓄積電荷の蓄積）を開始する。
【００５９】
全部の単位セル６２Ｘについて電荷読出が完了したら（Ｓ７１；Ｙ、図１１；時間ｘ１３）、シャッタ位置検出割込みを禁止し（Ｓ７５）、シャッタ後幕７４が走行完了したか否かをチェックする（Ｓ７７）。シャッタ後幕７４が走行完了したか否かは、シャッタ後幕７４の走行完了情報をＣＰＵ１１から受信したか否かにより判断する。シャッタ後幕７４の走行が完了していなければ完了するまで待機し（Ｓ７７；Ｎ）、シャッタ後幕７４の走行が完了したら（Ｓ７７；Ｙ、図１１；時間ｘ１４）第２回目の電荷読出を実行する（Ｓ７９、図１１；時間ｘ１５）。ＣＭＯＳイメージセンサ６２の第２回目の露光はシャッタ後幕７４が各単位セル６２Ｘを覆った時点で完了しているので、第２回目の電荷読出では、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の各単位セル６２Ｘの蓄積電荷を一斉に読み出す。電荷読出順は、第１回目の電荷読出と同一である。これにより、ＤＳＰ１３は、第２の露光時間ｔ２で蓄積した第２の蓄積電荷を取得する。第２回目の電荷読出後は、画像処理のＳ５１へ進む。
【００６０】
図１０は、シャッタ位置検出割込処理に関するフローチャートである。シャッタ先幕７３の走行が開始されると、図１２に示されるシャッタ位置Ｐ１〜Ｐ５をシャッタ先幕７３が通過する毎に、電荷読出制御フォトインタラプタ７５からパルスが出力される。本処理は、ＤＳＰ１３が、電荷読出制御フォトインタラプタ７５からパルスを入力したときに開始される。
【００６１】
先ず、シャッタ位置フラグがクリアされているか否かをチェックする（Ｓ８１）。ここで、シャッタ位置フラグがクリアされているのは、シャッタ先幕７３の走行開始から１回目のシャッタ位置検出割込処理を実行する場合、すなわち、最初のパルスを電荷読出制御フォトインタラプタ７５から入力したとき（図１１；時間ｘ６）である。シャッタ位置フラグがクリアされていれば、シャッタ位置フラグにＰ１をセットし、シャッタ先幕７３が走行開始位置からシャッタ位置Ｐ１に達するまでの経過時間、すなわちシャッタ先幕７３の走行速度により、Ｐ１−Ｐ２間電荷読出タイミングテーブルを仮セットし（Ｓ８１；Ｎ、Ｓ８３）、１回目のシャッタ位置検出割込処理を終了して元に戻る。
【００６２】
シャッタ位置フラグがクリアされていなければ、シャッタ位置フラグにＰ１がセットされているか否かをチェックする（Ｓ８１；Ｎ、Ｓ８５）。シャッタ位置フラグにＰ１がセットされているのは、シャッタ先幕７３がシャッタ位置Ｐ２に達して２回目のシャッタ位置検出割込処理を実行する場合、すなわち、２回目のパルスを電荷読出制御フォトインタラプタ７５から入力したとき（図１１；時間ｘ７）である。シャッタ位置フラグにＰ１がセットされていれば、シャッタ位置フラグにＰ２をセットし、シャッタ先幕７３がシャッタ位置Ｐ１からシャッタ位置Ｐ２に達するまでの経過時間、すなわちシャッタ先幕７３の走行速度により、Ｐ１−Ｐ２間電荷読出タイミングテーブルをセットし、さらに、Ｐ２−Ｐ３間電荷読出タイミングテーブルを仮セットして（Ｓ８５；Ｙ、Ｓ８７）、２回目のシャッタ位置検出割込処理を終了して元に戻る。
【００６３】
シャッタ位置フラグにＰ１がセットされていなければ、シャッタ位置フラグにＰ２がセットされているか否かをチェックする（Ｓ８５；Ｎ、Ｓ８９）。シャッタ位置フラグにＰ２がセットされているのは、シャッタ先幕７３がシャッタ位置Ｐ３に達して３回目のシャッタ位置検出割込み処理を実行する場合、すなわち、３回目のパルスを電荷読出制御フォトインタラプタ７５から入力したとき（図１１；時間ｘ８）である。シャッタ位置フラグにＰ２がセットされていれば、シャッタ位置フラグにＰ３をセットし、シャッタ先幕７３がシャッタ位置Ｐ２からシャッタ位置Ｐ３に達するまでの経過時間、すなわちシャッタ先幕７３の走行速度により、Ｐ２−Ｐ３間電荷読出タイミングテーブルをセットし、さらに、Ｐ３−Ｐ４間電荷読出タイミングテーブルを仮セットして（Ｓ８９；Ｙ、Ｓ９１）、３回目のシャッタ位置検出割込処理を終了して元に戻る。
【００６４】
シャッタ位置フラグにＰ２がセットされていなければ、シャッタ位置フラグにＰ３がセットされているか否かをチェックする（Ｓ８９；Ｎ、Ｓ９３）。シャッタ位置フラグにＰ３がセットされているのは、シャッタ先幕７３がシャッタ位置Ｐ４に達して４回目のシャッタ位置検出割込み処理を実行する場合、４回目のパルスを電荷読出制御フォトインタラプタ７５から入力したとき（図１１；時間ｘ９）である。シャッタ位置フラグにＰ３がセットされていれば、シャッタ位置フラグにＰ４をセットし、シャッタ先幕７３がシャッタ位置Ｐ３からシャッタ位置Ｐ４に達するまでの経過時間、すなわちシャッタ先幕７３の走行速度により、Ｐ３―Ｐ４間電荷読出タイミングテーブルをセットし、Ｐ４−Ｐ５間電荷読出タイミングテーブルを仮セットして（Ｓ９３；Ｙ、Ｓ９５）、４回目のシャッタ位置検出割込処理を終了して元に戻る。
【００６５】
シャッタ位置フラグにＰ３がセットされていない場合は、シャッタ先幕７３がシャッタ位置Ｐ５に達して５回目のシャッタ位置検出割込み処理を実行する場合、すなわち、５回目のパルスを電荷読出制御フォトインタラプタ７５から入力したとき（図１１；時間ｘ１０）である。この場合には（Ｓ９３；Ｎ）、シャッタ先幕７３がシャッタ位置Ｐ４からシャッタ位置Ｐ５に達するまでの経過時間、すなわちシャッタ先幕７３の走行速度により、Ｐ４−Ｐ５間電荷読出タイミングテーブルをセットし（Ｓ９７）、５回目のシャッタ位置検出割込処理を終了して元に戻る。
【００６６】
このシャッタ位置検出パルス割込処理では、直前の走行速度に基づいて電荷読出タイミングテーブルを仮セットしておき、後に各シャッタ位置間の実際の走行速度に基づいて電荷読出タイミングテーブルを本セットしている。よって、シャッタ先幕７３が各シャッタ位置Ｐ１〜Ｐ５を通過するまでの時間を取得できた場合は、仮タイミングテーブルよりも正確な本タイミングテーブルで電荷読出を実行することができ、該各シャッタ位置Ｐ１〜Ｐ５を通過するまでの時間を取得する前に第１の露光時間ｔ１が経過してしまった場合には、仮セットした電荷読出タイミングテーブルで電荷読出を実行することができる。これにより、電荷読出動作を高精度に制御可能である。
【００６７】
以上のように本実施形態では、シャッタ先幕７３の走行開始から第１の露光時間が経過したときに、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の蓄積電荷読出タイミングをシャッタ先幕７３の走行速度に同期させ、シャッタ走行方向に沿って順番に、各単位セル６２Ｘの光電変換素子６２Ｘ１が該第１の露光時間で蓄積した第１の蓄積電荷を読み出し、シャッタ後幕７４の走行完了後に、各単位セル６２Ｘの光電変換素子６２Ｘ１が第２の露光時間で蓄積した第２の蓄積電荷を読み出すので、全ての単位セル６２Ｘにおける露光時間を第１の露光時間または第２の露光時間で一定とすることができる。これにより、フォーカルプレーンシャッタを用いたデジタルカメラにおいても、１回のシャッタ動作で露光時間の異なる２枚の画像が得られ、ダイナミックレンジを改善できる。
【００６８】
本実施形態では、露光中にＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出を１回行って露光時間の異なる２枚の画像を取得しているが、露光中にＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出を２回以上行い、露光時間の異なる３枚以上の画像を取得してもよい。
【００６９】
また本実施形態では、シャッタ走行方向をＣＭＯＳイメージセンサ６２のセンサ受光面αの垂直方向（図３の上から下方向）とし、ＣＭＯＳイメージセンサ６２の電荷読出方向も該センサ受光面αの垂直方向としているが、シャッタ走行方向は垂直方向に限らず、水平方向（図３の左右方向）としてもよい。電荷読出方向はシャッタ走行方向に一致させる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態によるデジタルカメラの制御系を示すブロック図である。
【図２】図１のＣＭＯＳイメージセンサの構成の一例を示すブロック図である。
【図３】ＣＭＯＳイメージセンサとシャッタユニットの配置例を示す模式図である。
【図４】シャッタ先幕、後幕の走行軌跡と、同期読出方式によるＣＭＯＳイメージセンサの電荷読出軌跡との関係を説明する模式図である。
【図５】本デジタルカメラの測光ＳＷ処理に関するフローチャートである。
【図６】レリーズ割込処理に関するフローチャートである。
【図７】シャッタ制御処理に関するフローチャートである。
【図８】画像処理に関するフローチャートである。
【図９】２回露光制御処理に関するフローチャートである。
【図１０】シャッタ位置検出割込処理に関するフローチャートである。
【図１１】デジタルカメラのレリーズ動作に関するタイミングチャートである。
【図１２】シャッタ先幕の検出位置を示す模式平面図である。
【図１３】シャッタ先幕、後幕の走行軌跡と、一斉読出方式（従来制御）によるＣＣＤイメージセンサの電荷読出軌跡との関係を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
１１   ＣＰＵ
１２   ＤＰＵ
１３   ＤＳＰ
１３ａ ＲＯＭ
１３ｃ タイミングジェネレータ
４３   シャッタ先幕マグネット
４４   シャッタ後幕マグネット
６２   ＣＭＯＳイメージセンサ
６２Ｈ 水平走査回路
６２Ｖ 垂直走査回路
６２Ｏ 出力部
６２Ｒ 列回路
６２Ｘ 単位セル
６２Ｘ１  光電変換素子
６２Ｘ２  増幅器
６３   画像モニタ
６４   画像記憶手段
７０   シャッタユニット
７３   シャッタ先幕
７４   シャッタ後幕
７５   電荷読出制御フォトインタラプタ
Ｈ     水平方向
Ｖ     垂直方向
α     センサ受光面
【図１】
2008092251.tif 000003
【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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