(57)【要約】【課題】低コストで、かつスミアの発生を防止しつつ、高速のシャッタ速度を実現することができる撮像装置を提供する。【解決手段】レンズシャッタ４４を用いた露出制御では、レンズシャッタが各絞り値に対応する口径に設定された状態で、レンズシャッタ制御信号によってレンズシャッタによる光路の遮断開始が指示され（時刻ｔ２０）、実際にレンズシャッタが閉まり始める時刻ｔ２１に電子シャッタクリアパルスＳｕｂに応答して撮像センサ内に蓄積された信号電荷を排出し、本撮影の信号電荷の蓄積を開始する。そして、各絞り値に対してレンズシャッタで露出制御可能な最も高速側のシャッタ速度値（限界シャッタ速度値）以上のシャッタ速度値で撮影する際には、レンズシャッタを用い、限界シャッタ速度値未満のシャッタ速度値で撮影する際には、レンズシャッタを用いず、電子シャッタ機能を用いて露出制御を行う。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光路の遮断および開放によって露光時間を制御するメカシャッタと、撮像素子の電気的な状態の制御によって露光時間を制御する電子シャッタ機能とを用いて露出制御を行う撮像装置であって、
前記光路上に、開放度合いが変更可能に設けられた絞りと、
シャッタ速度値が所定値以上の場合には、前記メカシャッタを用いた第１の露出制御を行い、シャッタ速度値が前記所定値未満の場合には、前記メカシャッタを用いず、前記電子シャッタ機能を用いた第２の露出制御を行う制御手段と、
を備え、
前記所定のシャッタ速度値が、
絞り値に応じて異なることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
被写体からの光路の遮断および開放によって露光時間を制御するメカシャッタと、撮像素子の電気的な状態の制御によって露光時間を制御する電子シャッタ機能とを用いて露出制御を行う撮像装置であって、
前記光路上に、開放度合いが変更可能に設けられた絞りと、
前記光路上に、焦点距離が変更可能に設けられた光学部材と、
シャッタ速度値が所定値以上の場合には、前記メカシャッタを用いた第１の露出制御を行い、シャッタ速度値が前記所定値未満の場合には、前記メカシャッタを用いず、前記電子シャッタ機能を用いた第２の露出制御を行う制御手段と、
前記所定のシャッタ速度値を、前記焦点距離に応じて変更する変更手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像装置であって、
前記メカシャッタが、
前記絞りとして機能することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記撮像素子が、
プログレッシブタイプのＣＣＤであることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記制御手段が、
シャッタ速度値が前記所定値以上の場合、前記メカシャッタによる前記光路の遮断開始を指示した後に、前記電子シャッタ機能によって露光を開始するように制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記制御手段が、
シャッタ速度値が前記所定値以上の場合、前記メカシャッタによる前記光路の遮断完了後であって、前記撮像素子に蓄積された信号電荷が当該撮像素子に設けられた電荷転送路による転送開始前に、前記電荷転送路内の不要な電荷を排除するように制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記被写体の輝度に拘わらず、前記制御手段が前記第１の露出制御を行う撮影モードに設定する設定手段、
をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置における露出制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラ本体の小型化が進んでおり、デジタルカメラに用いられるＣＣＤ撮像素子（以下、「ＣＣＤ」と略称する）は、小型化、高画素数化される傾向にある。特にプログレッシブタイプのＣＣＤでは、垂直転送ＣＣＤの遮光膜が極めて微細となるため、垂直転送ＣＣＤの遮光が不十分となり、電子シャッタによって露光を終了しても、垂直転送ＣＣＤに不要な電荷が流れ込み、いわゆるスミアの発生を招く。
【０００３】
このようなスミアの発生を防止するために、メカニカルシャッタ（以下、「メカシャッタ」と略称する）による遮光が必要となるが、メカシャッタでは、開閉にある程度の動作時間を要するため、メカシャッタのみでは高速のシャッタ速度を実現することができない。そこで、メカシャッタと電子シャッタとを併用し、高速のシャッタ速度の場合には電子シャッタを用い、低速のシャッタ速度の場合にはメカシャッタを用い、中間のシャッタ速度の場合には電子シャッタとメカシャッタのいずれかを選択的に用いて露光時間を制御するデジタルカメラが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
そして、スミアの発生を極力防止するためには、なるべく高速のシャッタ速度まで、垂直転送ＣＣＤの確実な遮光が可能なメカシャッタを用いて露光時間を制御するのが好ましい。
【０００５】
このような技術に関する先行技術文献としては、以下のようなものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２００２−１７６５８８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記メカシャッタと電子シャッタとを併用したデジタルカメラは、メカシャッタとしてフォーカルプレーンシャッタを用いたものであり、フォーカルプレーンシャッタを用いて精度良く高速のシャッタ速度を実現しようとすると、大幅なコストアップを招く。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、低コストで、かつスミアの発生を防止しつつ、高速のシャッタ速度を実現することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、被写体からの光路の遮断および開放によって露光時間を制御するメカシャッタと、撮像素子の電気的な状態の制御によって露光時間を制御する電子シャッタ機能とを用いて露出制御を行う撮像装置であって、前記光路上に、開放度合いが変更可能に設けられた絞りと、シャッタ速度値が所定値以上の場合には、前記メカシャッタを用いた第１の露出制御を行い、シャッタ速度値が前記所定値未満の場合には、前記メカシャッタを用いず、前記電子シャッタ機能を用いた第２の露出制御を行う制御手段と、を備え、前記所定のシャッタ速度値が、絞り値に応じて異なることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、被写体からの光路の遮断および開放によって露光時間を制御するメカシャッタと、撮像素子の電気的な状態の制御によって露光時間を制御する電子シャッタ機能とを用いて露出制御を行う撮像装置であって、前記光路上に、開放度合いが変更可能に設けられた絞りと、前記光路上に、焦点距離が変更可能に設けられた光学部材と、シャッタ速度値が所定値以上の場合には、前記メカシャッタを用いた第１の露出制御を行い、シャッタ速度値が前記所定値未満の場合には、前記メカシャッタを用いず、前記電子シャッタ機能を用いた第２の露出制御を行う制御手段と、前記所定のシャッタ速度値を、前記焦点距離に応じて変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の撮像装置であって、前記メカシャッタが、前記絞りとして機能することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置であって、前記撮像素子が、プログレッシブタイプのＣＣＤであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の撮像装置であって、前記制御手段が、シャッタ速度値が前記所定値以上の場合、前記メカシャッタによる前記光路の遮断開始を指示した後に、前記電子シャッタ機能によって露光を開始するように制御することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の撮像装置であって、前記制御手段が、シャッタ速度値が前記所定値以上の場合、前記メカシャッタによる前記光路の遮断完了後であって、前記撮像素子に蓄積された信号電荷が当該撮像素子に設けられた電荷転送路による転送開始前に、前記電荷転送路内の不要な電荷を排除するように制御することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の撮像装置であって、前記被写体の輝度に拘わらず、前記制御手段が前記第１の露出制御を行う撮影モードに設定する設定手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
なお、本明細書では、同義である「露光時間が短い」と「シャッタ速度が速い（高速）」とを、また、「露光時間が長い」と「シャッタ速度が遅い（低速）」とを、夫々適宜使い分ける。また、シャッタ速度を時間的な定量値として表す文言として「シャッタ速度値」を用いる。即ち、シャッタ速度値が大である、とは露光時間が長い（シャッタ速度が遅い）ことを意味し、シャッタ速度値が小である、とは露光時間が短い（シャッタ速度が速い）ことを意味する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜１．撮像装置の要部構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１の要部構成を示す図である。ここで、図１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ撮像装置１の正面図、背面図および上面図に相当している。
【００１９】
撮像装置１は、デジタルカメラとして構成されており、撮影レンズ１０を備えている。また、撮像装置１の前面には、被写体に関する測光を行って、輝度信号を生成する測光センサ１１が設けられている。
【００２０】
撮像装置１は、その上面に撮影モード切替スイッチ１２、シャッタボタン１３、および露出制御モード切替スイッチ１４が設けられている。
【００２１】
撮影モード切替スイッチ１２は、被写体を撮像して記録する撮影モード（ＲＥＣモード）と、メモリカード９（図２参照）に記録された画像を再生する再生モード（ＰＬＡＹモード）とを切り替えるためのスイッチである。
【００２２】
露出制御モード切替スイッチ１４は、絞り値の設定を優先させる露出制御モード（絞り優先モード）、シャッタ速度の設定を優先させる露出制御モード（シャッタ速度優先モード）、およびスミアの発生を防止する露出制御モード（スミアレスモード）などの各種露出制御モードを選択設定するためのスイッチである。なお、各種露出制御モードの種類、ならびに具体的な制御内容については、後程詳述する。
【００２３】
シャッタボタン１３は、半押し状態（Ｓ１オン状態）と、さらに押し込まれた全押し状態（Ｓ２オン状態）とを検出可能な２段階スイッチになっている。上記の撮影モードにおいてシャッタボタン１３が半押しされると、フォーカス／ズームモータドライバ４７（図２参照）が駆動されて、合焦位置に撮影レンズ１０を移動させる動作が行われる。一方、撮影モードにおいてシャッタボタン１３が全押しされると、本撮影動作、つまり記録用の撮影動作が行われる。なお、本撮影動作では、露出制御モード切替スイッチ１４によって設定された露出制御モードに応じた露出制御が行われる。
【００２４】
撮像装置１の背面には、撮影された画像などを表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）モニタ４２と、光学ファインダー４３と、コマ送り・ズームスイッチ１５とが設けられている。
【００２５】
コマ送り・ズームスイッチ１５は、４つのボタンで構成され、再生モードにおける記録画像のコマ送りや、撮影時のズーミングを指示するためのスイッチである。また、コマ送り・ズームスイッチ１５は、撮影モードに設定されている場合であって、露出制御モードが絞り優先モードやシャッタ速度優先モードなどに設定されている場合には、優先させたい絞り値やシャッタ速度を切替・設定可能なスイッチとしても機能する。
【００２６】
図２は、撮像装置１の機能ブロックを示す図である。
【００２７】
撮像装置１は、撮像センサ１６と、撮像センサ１６にデータ伝送可能に接続する信号処理部２と、信号処理部２に接続する画像処理部３と、画像処理部３に接続するカメラ制御部４０とを備えている。なお、撮像センサ１６および信号処理部２が、被写体に係る画像信号を生成する手段として機能する。
【００２８】
撮像センサ１６は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色透過フィルターが市松状に配列された単板の画素配列を有するエリアセンサ（ＣＣＤ撮像素子）として構成されている。また、撮像センサ１６は、全画素読み出しタイプ（プログレッシブタイプ）のＣＣＤ撮像素子となっており、電気的な状態を制御することによって露光時間を制御する電子シャッタ機能を有している。
【００２９】
この撮像センサ１６では、被写体からの光を信号電荷に変換して蓄積し、センサーゲートパルスに応答して、この信号電荷を撮像センサ１６内の垂直転送路（垂直転送ＣＣＤ）にシフトして、垂直転送ＣＣＤ（Ｖ−ＣＣＤ）および水平転送路（水平転送ＣＣＤ）によって転送し、バッファを介して読み出し、出力される。
【００３０】
この撮像センサ１６では、蓄積される信号電荷をｎ基板に排出する駆動（以下、「オーバーフロードレイン駆動」と称する）と、センサーゲートパルスに応答したＶ−ＣＣＤへの信号電荷のシフトにより、電子シャッタ機能による露光制御が実現される。なお、信号電荷をｎ基板に排出するためのパルスを電子シャッタクリアパルスＳｕｂと以下称する。
【００３１】
また、撮像センサ１６では、Ｖ−ＣＣＤから水平転送ＣＣＤ（Ｈ−ＣＣＤ）への信号電荷の転送速度を３段階に変化させた転送モード（高速転送モード、通常転送モード、低速転送モード）を有している。なお、ここでは、例えば、通常転送モードの転送速度を基準とした場合に、高速転送モードの転送速度が８倍、低速転送モードの転送速度が１／４倍となっている。
【００３２】
また、撮像センサ１６は、本撮影時に、画素配列の全てを対象として、画像信号を読出すモード（以下、「全画素読出しモード」と称する）と、撮影待機状態におけるライブビュー表示時に、全画素配列のうち垂直方向に１／８間引いた画素について画像信号を読出すモード（以下、「モニタリングモード」と称する）とを備えている。
【００３３】
信号処理部２は、ＣＤＳ２１、ＡＧＣ２２、およびＡ／Ｄ変換部２３を有している。
【００３４】
撮像センサ１６で取得されて出力されるアナログ画像信号は、ＣＤＳ２１でサンプリングされノイズが除去された後、増幅手段として働くＡＧＣ２２によりアナログゲインが乗算されて感度補正が行われる。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換部２３は、ＡＧＣ２２で正規化されたアナログ信号をデジタル化する。デジタル変換された画像信号は、画像処理部３で所定の画像処理が施されて画像ファイルが生成される。
【００３６】
画像処理部３は、ＣＰＵおよびメモリを有しており、ＲＡＷ補間部３０、デジタル処理部３Ｐ、および画像圧縮部３５を備えている。また、画像処理部３は、測距演算部３６、ＯＳＤ部３７、ビデオエンコーダ３８、およびメモリカードドライバ３９を備えている。この画像処理部３は、画像信号に対して画像処理を行う手段として機能する。
【００３７】
デジタル処理部３Ｐは、画素補間部３１、解像度変換部３２、ホワイトバランス制御部３３、およびガンマ補正部３４を有している。
【００３８】
画像処理部３に入力された画像データは、撮像センサ１６の読出しに同期し画像メモリ４１に書込まれる。以後は、この画像メモリ４１に格納された画像データにアクセスし、画像処理部３で各種の処理が行われる。
【００３９】
画像メモリ４１内の画像データは、ＲＡＷ補間部３０および画素補間部３１でＲＧＢ各画素をそれぞれのフィルターパターンでマスキングした後、Ｇ画素については、メディアン（中間値）フィルタで周辺４画素の中間２値の平均値に置換する。また、Ｒ画素およびＢ画素に関しては平均補間する。
【００４０】
画素補間された画像データは、ホワイトバランス制御部３３によりＲＧＢ各画素が独立にゲイン補正され、ＲＧＢのホワイトバランス（ＷＢ）補正が行われる。このＷＢ補正は、撮影被写体から本来白色となる部分を輝度や彩度データ等から推測し、その部分のＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの平均値とＧ／Ｒ比およびＧ／Ｂ比とを求め、これらの情報に基づいてＲおよびＢに対するゲインを設定することによって実施される。
【００４１】
ホワイトバランス補正された画像データは、ガンマ補正部３４で各出力機器に合った非線形変換、具体的には、ガンマ補正およびオフセット調整が行われ、画像メモリ４１に格納される。
【００４２】
そして、画像メモリ４１に格納されたＹ（Ｇ色の輝度）、Ｒ−Ｙ（Ｒ色の輝度）、Ｂ−Ｙ（Ｂ色の輝度）データは、解像度変換部３２で設定された画素数に水平垂直の縮小または間引きが行われ、画像圧縮部３５で圧縮処理を行った後、メモリカードドライバ３９に装着されるメモリカード９に記録される。この画像記録時には、指定された解像度の撮影画像が記録されるとともに、再生表示用のスクリーンネイル画像（ＶＧＡ）が作成され、上記の撮影画像にリンクさせて記録される。そして、記録再生時には、スクリーンネイル画像をＬＣＤモニタ４２に表示することで高速な画像表示が可能となる。
【００４３】
また、解像度変換部３２では、画像表示についても画素間引きを行って、ＬＣＤモニタ４２に表示するための低解像度画像を作成する。プレビュー時には、画像メモリ４１から読出された６４０×２４０画素の低解像度画像がビデオエンコーダ３８でＮＴＳＣ／ＰＡＬにエンコードされ、これをフィールド画像としてＬＣＤモニタ４２で画像再生が行われる。
【００４４】
測距演算部３６は、シャッタボタン１３が半押し状態（Ｓ１）になった場合に、コントラスト方式のＡＦを行うための評価値演算動作を行う。例えば指定エリアの撮影画像データについて、隣接する各画素に関する差分の絶対値の和である評価値が演算される。そして、この評価値の最も高い撮影レンズ１０のレンズ位置が合焦位置とされる。
【００４５】
ＯＳＤ（オン・スクリーン・ディスプレイ）部３７は、各種の文字、記号およびフレーム等を生成し、表示画像の任意位置に重ねることが可能である。このＯＳＤ部３７により、ＬＣＤモニタ４２には各種の文字、記号およびフレーム等が必要に応じて表示される。
【００４６】
カメラ制御部４０は、ＣＰＵおよびメモリを備え、上記の撮影モード切替スイッチ１２やシャッタボタン１３や露出制御モード切替スイッチ１４などを有するカメラ操作スイッチ４９に対して撮影者が行う操作入力を処理する。例えば、カメラ制御部４０は、撮影者による撮影モード切替スイッチ１２の操作により、被写体を撮像してその画像データを記録する撮影モードや再生モードへの切り替えを行う。
【００４７】
また、カメラ制御部４０は、露出制御モード切替スイッチ１４の操作により、所望の露出制御を実現するための露出制御モードを設定し、対応する露出制御用のプログラム線図に基づいて、露出制御を行う。なお、露出制御用のプログラム線図は、カメラ制御部４０内の不揮発性のメモリ（不図示）内などに格納される。
【００４８】
撮像装置１は、本撮影前の撮影準備状態において被写体を動画的態様でＬＣＤモニタ４２に表示するプレビュー表示（ライブビュー表示）時には、ズーム制御やフォーカス制御がフォーカス／ズームモータドライバ４７により制御される。また、撮像装置１は、撮影レンズ１０内に被写体からの反射光の光路上にその光路の遮断および開放の状態を変更することによって露光時間を制御するレンズシャッタ４４を有している。
【００４９】
このレンズシャッタ４４は、開閉自在に設けられるとともに、その開放度合いが変更可能となっている。また、レンズシャッタ４４は、いわゆるメカニカルシャッタ（メカシャッタ）の機能と、光学絞りの機能とを併せ持っている。つまり、ここでは、レンズシャッタ４４が、絞りとしても機能する。よって、ここでは、レンズシャッタ４４が絞りとしても機能するため、部品点数を低減することができ、撮像装置１の低コスト化に資することができる。
【００５０】
そして、レンズシャッタ４４で露出制御を行う場合には、カメラ制御部４０において算出される絞り値に応じた所定の開放状態（開状態）から光路を遮断する状態（閉状態）とすることによって露出制御を実現する。なお、このレンズシャッタ４４は、ライブビュー表示時には、レンズシャッタ４４の光学絞りがシャッタ／絞りドライバ４５によって開放固定となる。
【００５１】
また、撮影レンズ１０は、複数のレンズ群から構成されており、レンズ群の間隔を変更することで、焦点距離が変更可能となるように設定されている。つまり、撮影レンズ１０は、複数のレンズ群を有して構成されており、ズームの状態に応じて、焦点距離が変更可能な光学部材として構成されている。そして、撮影レンズ１０の焦点距離の変更に伴って、撮影レンズ１０の絞りの位置（レンズシャッタの位置）の光路を通過する単位面積あたりの光量が変化し、同じ光量を通過させるための絞りの口径すなわち絞り径（ここでは、レンズシャッタ４４の開放度合い、すなわち口径）が変化する。その結果、露出制御時の絞り値の設定が同じであっても、撮影レンズ１０の焦点距離の変更にしたがって、実際の絞り径すなわちレンズシャッタ４４の開放度合いが異なってくる。この焦点距離の変更に伴う絞り径の相違について、以下具体例を挙げて説明する。
【００５２】
図３は、撮影レンズ１０の焦点距離とレンズシャッタのシャッタ径（口径）との関係を示す図である。図３は、撮影レンズ１０とレンズシャッタ４４を側面から見た断面図と、その中を通過する光すなわち光路ＰＲと、撮像センサ１６との関係を示す光路図となっており、撮影レンズ１０の焦点距離すなわちレンズ群の位置関係と絞り径（レンズシャッタ４４の口径）との関係を示す３つの具体例を示している。
【００５３】
図３に示すように、撮影レンズ１０は、例えば、４つのレンズ群（第１〜第４レンズ群１０ａ〜１０ｄ）を有しており、第２レンズ群１０ｂと第３レンズ群１０ｃの間のいわゆる絞りの位置にレンズシャッタ４４が配置されている。
【００５４】
そして、図３（Ａ）から図３（Ｃ）に示すように、絞り値Ｆが２．８と一定の場合に、１３５換算（３５ｍｍフィルムの場合に換算）した焦点距離ｆがそれぞれ、３５ｍｍ、５０ｍｍ、１０５ｍｍと変化すると（ワイド側からテレ側へと変化すると）、それに伴って、絞り径Ｔがｔ、約１．３ｔ、約１．５ｔ（ｔは正の定数）と順次変化する。つまり、撮影レンズ１０の焦点距離ｆが縮小するにつれて、実際の絞り径Ｔも縮小する。すなわち、同じ絞り値Ｆ＝２．８の設定であっても、焦点距離ｆを短くすると、絞り径を小さくすることができる。
【００５５】
また、カメラ制御部４０は、本撮影時に自動露出制御（ＡＥ）を行うための露出制御部を有しており、撮像センサ１６で取得したライブビュー画像に基づき、カメラ制御部４０内の露出制御部が露出制御データを算出する。この露出制御データは、被写体の輝度に関する情報であり、例えば、いわゆる被写体の輝度値ＢＶと感度ＳＶの設定に基づいた露出値ＥＶとして算出される。そして、カメラ制御部４０の制御下で、算出された露出制御データ、および予め設定されたプログラム線図に基づいて、本撮影時のシャッタ速度（ＳＳ）に相当する撮像センサ１６の電荷蓄積時間（露光時間）や絞り値が制御される。つまり、カメラ制御部４０内の露出制御部が露出制御を行う手段として機能する。
【００５６】
具体的には、撮像センサ１６における電子シャッタ機能の動作タイミングや、レンズシャッタ４４の開放時間によって決定される露光時間や、レンズシャッタ４４によって調整される絞り値が適正となるように、タイミングジェネレーターセンサドライバー４６やシャッタ／絞りドライバ４５に対するフィードバック制御が行われる。
【００５７】
以上のような構成を有する撮像装置１においては、スミアの発生し易い高速のシャッター速度による撮影時においてもスミアの発生を抑制・防止することができる露出制御が行われるが、この具体的な制御ならびに動作について以下で詳しく説明する。
【００５８】
＜２．スミアの発生を抑制・防止するための露出制御＞
撮像装置１では、従来の撮像装置と同様に、比較的高速のシャッタ速度による撮影では、電子シャッタ機能による露出制御を行い、比較的低速のシャッタ速度による撮影では、レンズシャッタ４４による露出制御を行う。
【００５９】
しかし、スミアの発生を防止するためには、メカシャッタによる遮光が有効であるため、なるべく高速のシャッタ速度まで、メカシャッタを用いて露光時間を制御するのが好ましいが、メカシャッタ（ここでは、レンズシャッタ４４）の開閉にはある程度の動作時間を要する。
【００６０】
そこで、本実施形態に係る撮像装置１では、レンズシャッタ４４で露出制御する場合には、上述したようにレンズシャッタ４４を絞り値に応じた開放度合いの開状態から閉状態とすることによって、開状態から閉状態へ移行させる時間（以下、「開閉移行時間」と称する）を短縮できるようにしている。そして、なるべく高速のシャッタ速度まで、レンズシャッタ４４を用いて露光時間を制御することができるようにしている。
【００６１】
以下、電子シャッタ機能およびレンズシャッタ４４による露出制御タイミングについて撮像センサ１６の駆動を含めて説明し、その後、レンズシャッタ４４の駆動タイミングについて説明する。
【００６２】
＜２−１．露出制御タイミング＞
図４は、電子シャッタ機能による露出制御時における撮像センサ１６およびレンズシャッタ４４の駆動を示すタイミングチャートである。図５は、メカシャッタ（ここでは、レンズシャッタ４４）による露出制御時における撮像センサ１６およびレンズシャッタ４４の駆動を示すタイミングチャートである。
【００６３】
図４および図５では、上から垂直同期信号（ＶＤ）、水平同期信号（ＨＤ）、信号電荷蓄積状態、Ｖ−ＣＣＤの転送モード、センサーゲートパルス（ＳＧ）、レンズシャッタ４４の開閉状態、および電子シャッタクリアパルスＳｕｂのタイミングを示している。
【００６４】
まず、電子シャッタ機能による露出制御について説明する。なお、ここでは、電子シャッタ機能によって露出制御を行うため、ライブビュー表示状態から本撮影の終了までレンズシャッタ４４は開状態となっている。
【００６５】
図４に示すように、まず、本撮影開始直前のライブビュー用の信号電荷の蓄積が終了され、センサーゲートパルスに応答して蓄積された信号電荷がＶ−ＣＣＤにシフトされる（時刻ｔ１）。このシフトされた信号電荷がＶ−ＣＣＤにおいて通常転送モードで転送され、本撮影時の露光（本露光）前から本露光終了まで、高速転送モードでＶ−ＣＣＤ内の不要な電荷を排出しつつ、電子シャッタクリアパルスＳｕｂによって本露光が開始され（時刻ｔ２）、蓄積される信号電荷が、センサーゲートパルスに応答してＶ−ＣＣＤにシフトされることで本露光が終了する（時刻ｔ３）。そして、センサーゲートパルスに応答して、レンズシャッタ制御信号が発せられ、レンズシャッタ４４が若干の駆動遅れによる時間の経過後、開状態から閉状態への駆動を開始し（時刻ｔ４）、閉状態へと至る（時刻ｔ５）。
【００６６】
このように、本露光の露光時間は最後の電子シャッタクリアパルスＳｕｂからセンサーゲートパルスの発生タイミングまでとなり、電子シャッタ機能により、正確にシャッタが切れ、高速のシャッタ速度、すなわち短時間露光が可能となる。しかし、電子シャッタ機能による露出制御では、本露光時や本露光終了後からレンズシャッタ４４が閉まるまで、Ｖ−ＣＣＤに不要な電荷が流れ込み、いわゆるスミアの発生を招く。
【００６７】
次に、レンズシャッタ４４による露出制御について説明する。
【００６８】
図５に示すように、レンズシャッタ４４が開状態で、電子シャッタクリアパルスＳｕｂによって本露光が開始され（時刻ｔ１０）、信号電荷が蓄積される。そして、予め算出されたシャッタ速度に応じてレンズシャッタ４４が開状態から閉状態へと至ることで本露光が終了する（時刻ｔ１１）。そして、高速転送モードで、Ｖ−ＣＣＤ内に発生している不要な電荷を完全に排出した後に、センサーゲートパルスに応答してＶ−ＣＣＤに蓄積された信号電荷をシフトさせ（時刻ｔ１２）、撮像センサ１６から信号電荷が読み出される。
【００６９】
このように、レンズシャッタ４４による露出制御では、レンズシャッタ４４を完全に閉状態とした後に、Ｖ−ＣＣＤ内の不要な電荷を完全に排出してから、本露光による信号電荷を読出す。すなわち、カメラ制御部４０が、レンズシャッタ４４による光路の遮断完了後であって、撮像センサ１６に蓄積された信号電荷をＶ−ＣＣＤによって転送する前に、Ｖ−ＣＣＤ内の不要な信号電荷を排除するように制御する。その結果、スミアの発生を防止して、高画質の撮影画像を得ることができる。
【００７０】
＜２−２．レンズシャッタの駆動タイミング＞
次に、レンズシャッタ４４の開閉動作について説明する。
【００７１】
上述したように、レンズシャッタ４４で露出制御を行う場合は、レンズシャッタ４４を絞り値に応じた開放度合いの開状態から閉状態とする。このため、レンズシャッタ４４の開状態から閉状態への開閉移行時間は絞り径によって異なる。なお、上述したように、絞り値に対応する絞り径は撮影レンズ１０の焦点距離によって異なるため、ここでは、撮影レンズ１０の設定がテレ、すなわち焦点距離ｆ＝１０５ｍｍに設定されている場合を例にとって説明する。
【００７２】
図６は、レンズシャッタ４４の駆動、すなわち開閉移行時間などを説明するためのタイミングチャートであり、絞り値Ｆ２．８およびＦ４の場合において最も短時間でレンズシャッタ４４を閉じる場合を例示している。また、図６では、上から順に、電子シャッタクリアパルスＳｕｂ、レンズシャッタ制御信号、および絞り値Ｆ２．８とＦ４の場合のレンズシャッタ４４の駆動のタイミングを示している。
【００７３】
図６に示すように、レンズシャッタ４４が、各絞り値応じた開放度合い（絞り径）に設定されている状態で、レンズシャッタ制御信号によって閉状態となるように指示が与えられると（時刻ｔ２０）、レンズシャッタ４４は、若干の動作遅れ期間（ΔＸ）が経過した後に、閉まり始める（時刻ｔ２１）。そして、レンズシャッタ４４が閉まり始める時刻ｔ２１に電子シャッタクリアパルスＳｕｂに応答して、オーバーフロードレイン駆動によって、撮像センサ１６に蓄積された信号電荷をｎ基板側に排出し、本撮影のための信号電荷の蓄積を開始する。
【００７４】
つまり、レンズシャッタ４４を用いた露出制御（以下、「第１の露出制御」とも称する）を行う場合には、カメラ制御部４０が、レンズシャッタ制御信号によって、レンズシャッタ４４による光路の遮断開始を指示した後に、オーバーフロードレイン駆動によって、撮像センサ１６における信号電荷の蓄積を開始するように制御する。このような構成とすることで、レンズシャッタ４４を用いて、更に小さなシャッタ速度値での撮影を実現することができる。
【００７５】
また、時刻ｔ２１にレンズシャッタ４４が閉まり始めると、閉まり始める前の絞り径に応じた開閉移行時間を経て、閉状態に至る。
【００７６】
ここでは、設定されている絞り径が大きければ、開閉移行時間の最小値が大きく、逆に、設定されている絞り径が小さければ、開閉移行時間の最小値が小さくなる。そして、例えば、絞り値Ｆ２．８の場合には、開閉移行時間を最小とした場合には、電子シャッタ機能で１／１０００秒のシャッタ速度値が設定されたときに蓄積される信号電荷と同等な信号電荷を蓄積することが可能となる。また、絞り値Ｆ４の場合には、開閉移行時間を最小とした場合には、電子シャッタ機能で１／４０００秒のシャッタ速度値が設定されたときに蓄積される信号電荷と同等な信号電荷を蓄積することが可能となる。
【００７７】
すなわち、絞り値Ｆ２．８の場合には、１／１０００秒相当のシャッタ速度値による撮影が可能となり、絞り径が絞り値Ｆ２．８の場合よりも小さくなる絞り値Ｆ４の場合には、絞り値Ｆ２．８の場合よりも高速である１／４０００秒相当のシャッタ速度値による撮影が可能となる。なお、ここでは、図示を省略するが、絞り値Ｆ８以上の場合には、レンズシャッタ４４を用いた場合であっても１／８０００秒未満相当のシャッタ速度値による撮影が可能となっている。
【００７８】
このように、撮像装置１では、絞り値の設定によって、レンズシャッタ４４を用いた露出制御が可能なシャッタ速度値の最小値が変化する。そして、上述したように、極力高速のシャッタ速度側においてもレンズシャッタ４４を用いて露出制御する方がスミアの発生の防止に対しては好ましい。そこで、撮像装置１では、各絞り値に対して出来得る限り高速のシャッタ速度までレンズシャッタ４４で露出制御を行う。
【００７９】
すなわち、カメラ制御部４０内の露出制御部の制御によって、シャッタ速度値が、各絞り値に対してレンズシャッタ４４で露出制御可能な最も小さな所定のシャッタ速度値（以下、「限界シャッタ速度値」と称する）以上の場合には、レンズシャッタ４４を用いた第１の露出制御を行い、シャッタ速度値が、所定の限界シャッタ速度値未満の場合には、レンズシャッタ４４を用いず、電子シャッタ機能を用いた露出制御（以下、「第２の露出制御」と称する）を行う。
【００８０】
また、撮影レンズ１０の焦点距離が一定の場合は、絞り値、すなわち絞りの開放度合い（絞り径）に応じて、レンズシャッタ４４の開閉移行時間が変化し、ひいては限界シャッタ速度値が変化する。つまり、所定のシャッタ速度値である限界シャッタ速度値が、絞り径に応じて異なる。
【００８１】
また、上述したように、例えば、撮影レンズ１０の焦点距離ｆを１０５ｍｍから３５ｍｍに短縮すると、同じ絞り値に対応する絞り径（レンズシャッタ４４の開放度合い）が小さくなる。そして、絞り径が小さくなると、上述したように、各絞り値に対する限界シャッタ速度値が小さくなる。
【００８２】
例えば、絞り値Ｆ２．８やＦ４では、焦点距離ｆ＝１０５ｍｍの場合の絞り径Ｔｆ１０５と焦点距離ｆ＝３５ｍｍの場合の絞り径Ｔｆ３５とが、Ｔｆ１０５／Ｔｆ３５≒１．５の関係を有する。このため、焦点距離ｆが１０５ｍｍから３５ｍｍへと変化すると、撮影レンズ１０の開閉移行時間が短くなり、各絞り値に対応する限界シャッタ速度値が減少する。
【００８３】
具体的には、例えば、焦点距離ｆが１０５ｍｍから３５ｍｍに変化すると、絞り値Ｆ２．８の場合には、限界シャッタ速度値が１／１０００秒から１／４０００秒へと短縮化され、絞り値Ｆ４の場合には、限界シャッタ速度値が１／４０００秒から１／８０００秒未満へと短縮化される。
【００８４】
つまり、カメラ制御部４０の制御下で、撮影レンズ１０の焦点距離が短縮される方向に変更されることによって、各絞り値に対する限界シャッタ速度値が減少する。すなわち、ここでは、カメラ制御部４０が、所定の限界シャッタ速度値を、撮影レンズ１０の焦点距離に応じて変更する手段として機能する。
【００８５】
＜２−３．露出制御モード＞
上記のような撮像装置１において、各露出制御モードに応じた露出制御が行われる。以下、露出制御モードの種類と、そのモードに対応する露出制御のプログラム線図とについて説明する。なお、ここでは、撮影レンズ１０の焦点距離の変更によって、各モードに対応するプログラム線図が変更されることとなるが、説明を簡略化するために、まず、撮影レンズ１０の焦点距離の変更を考慮しないで、プログラム線図について説明し、その後、撮影レンズ１０の焦点距離の変更を考慮したプログラム線図について例を挙げて説明する。
【００８６】
＜２−３−１．絞り優先モード＞
図７は、露出制御モードが絞り優先モードに設定されている場合の露出制御のプログラム線図を例示している。
【００８７】
なお、図７および図７以降に示すプログラム線図では、縦軸が絞り値（Ｆ）を、横軸がシャッタ速度値（ＳＳ）を、斜めの軸が露出値（ＥＶ）を示している。また、太線がレンズシャッタ４４を用いた第１の露出制御に対応したプログラム線図を示しており、太点線が電子シャッタ機能を用いた第２の露出制御に対応したプログラム線図を示している。
【００８８】
絞り優先モードは、ユーザーによって設定された絞り値を優先させて露出制御を行うモードであり、具体例として、絞り値Ｆ２．８、Ｆ４、Ｆ８をそれぞれ優先させたい場合のプログラム線図を、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示している。
【００８９】
絞り優先モードでは、図７（Ａ）に示すように、絞り値Ｆ２．８を優先させるような絞り優先モードが設定されている際には、例えば、シャッタ速度値が１／１０００秒以上の場合に第１の露出制御を行い、シャッタ速度値が１／１０００秒未満の場合に第２の露出制御を行う。つまり、ここでは、所定の限界シャッタ速度値（１／１０００秒）において第１と第２の露出制御を切り替える。なお、第１と第２の露出制御を切り替える点を「露出制御切替点」とも称する。
【００９０】
また、図７（Ｂ）に示すように、絞り値Ｆ４を優先させるような絞り優先モードが設定されている際には、例えば、シャッタ速度値が１／４０００秒以上の場合に第１の露出制御を行い、シャッタ速度値が１／４０００秒未満の場合に第２の露出制御を行う。
【００９１】
さらに、図７（Ｃ）に示すように、絞り値Ｆ８を優先させるような絞り優先モードが設定されている際には、例えば、シャッタ速度値が１／８０００秒以下のすべてのシャッタ速度値において、第１の露出制御を行う。
【００９２】
＜２−３−２．シャッタ速度優先モード＞
図８は、露出制御モードがシャッタ速度優先モードに設定されている場合の露出制御のプログラム線図を例示している。
【００９３】
シャッタ速度優先モードは、ユーザーによって設定されたシャッタ速度値を優先させて露出制御を行うモードであり、具体例として、シャッタ速度値ＳＳ＝１／６０，１／２５０，１／４０００秒をそれぞれ優先させたい場合のプログラム線図を、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示している。
【００９４】
例えば、図８（Ａ）に示すように、シャッタ速度値ＳＳ＝１／６０秒を優先させるようなシャッタ速度優先モードが設定されている際に、露出値ＥＶ＜９の場合では、なるべくシャッタ速度値を１／６０秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値Ｆ２．８のままで、シャッタ速度値を減少させ、また、９≦露出値ＥＶ≦１３の場合では、シャッタ速度値ＳＳ＝１／６０秒に固定したままで、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値を増大させ、さらに、露出値ＥＶ＞１３の場合では、なるべくシャッタ速度値を１／６０秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値Ｆ１１のままで、シャッタ速度値を減少させるように第１の露出制御を行う。
【００９５】
また、図８（Ｂ）に示すように、シャッタ速度値ＳＳ＝１／２５０秒を優先させるようなシャッタ速度優先モードが設定されている際には、露出値ＥＶ＜１１の場合では、なるべくシャッタ速度値を１／２５０秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値Ｆ２．８のままで、シャッタ速度値を減少させ、また、１１≦露出値ＥＶ≦１５の場合では、シャッタ速度値ＳＳ＝１／２５０秒に固定したままで、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値を増大させ、さらに、露出値ＥＶ＞１５の場合では、なるべくシャッタ速度値を１／２５０秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値Ｆ１１のままで、シャッタ速度値を減少させるように第１の露出制御を行う。
【００９６】
さらに、図８（Ｃ）に示すように、シャッタ速度値ＳＳ＝１／４０００秒を優先させるようなシャッタ速度優先モードが設定されている際には、露出値ＥＶ≦１３の場合では、なるべくシャッタ速度値を１／４０００秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値Ｆ２．８のままで、シャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。また、１３＜露出値ＥＶ≦１５の場合では、なるべくシャッタ速度値を１／４０００秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値Ｆ２．８のままで、シャッタ速度値を減少させる第２の露出制御を行う。また、１５＜露出値ＥＶ＜１６の場合では、シャッタ速度値ＳＳ＝１／４０００秒に固定したままで、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値を増大させる第２の露出制御を行う。また、１６≦露出値ＥＶ≦１９の場合は、シャッタ速度値ＳＳ＝１／４０００秒に固定したままで、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値を増大させる第１の露出制御を行う。さらに、露出値ＥＶ＞１９の場合では、なるべくシャッタ速度値を１／４０００秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値Ｆ１１のままで、シャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。
【００９７】
＜２−３−３．オートモード＞
図９は、露出制御モードがオートモードに設定されている場合の露出制御のプログラム線図を例示している。
【００９８】
オートモードは、露出値ＥＶの変化に対して、絞り値もシャッタ速度も優先させることなく、連続的に絞り値とシャッタ速度値とを変化させる露出制御を行うモードであり、具体例として、撮影レンズ１０の焦点距離が短いワイド側に設定された場合、および撮影レンズ１０の焦点距離が長いテレ側に設定された場合のプログラム線図をそれぞれ図９（Ａ）、（Ｂ）に示している。
【００９９】
オートモードでは、図９（Ａ）に示すように、撮影レンズ１０がワイド側に設定されている場合、露出値ＥＶ＜１２の際は、露出値ＥＶの増加に伴って、絞り値Ｆを２．８に固定したままシャッタ速度値を減少させ、１２≦露出値ＥＶ≦２０の際は、露出値ＥＶの増加に伴って、絞り値Ｆを増加させるとともに、シャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。
【０１００】
また、図９（Ｂ）に示すように、撮影レンズ１０がテレ側に設定されている場合、露出値ＥＶ＜９の際は、露出値ＥＶの増加に伴って、絞り値Ｆを２．８に固定したままシャッタ速度値を減少させ、９≦露出値ＥＶ≦２０の際は、露出値ＥＶの増加に伴って、絞り値Ｆを増加させるとともに、シャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。
【０１０１】
このように、このオートモードでは、極力スミアの発生を防止するといった観点から第２の露出制御を行うことなく、第１の露出制御を行うように、絞り値とシャッタ速度値とが決定される。
【０１０２】
＜２−３−４．スミアレスモード＞
スミアレスモード（以下、「ＳＬモード」と称する）は、スミアの発生を防止するために、被写体の輝度値すなわち露出値ＥＶの大小に拘わらず、レンズシャッタ４４を用いる露出制御を行うモードである。つまり、ＳＬモードでは、被写体輝度に拘わらず、第２の露出制御を行わず、第１の露出制御のみを行う。
【０１０３】
また、ＳＬモードには、さらにユーザーによって設定された絞り値を優先させて露出制御を行うモード（以下、「ＳＬ絞り優先モード」）、およびユーザーによって設定されたシャッタ速度値を優先させて露出制御を行うモード（以下、「ＳＬシャッタ速度優先モード」）がある。
【０１０４】
図１０は、ＳＬ絞り優先モードにおける露出制御のプログラム線図を例示しており、図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ絞り値Ｆ２．８、Ｆ４、Ｆ１１を優先させたい場合のプログラム線図を示している。
【０１０５】
例えば、絞り値Ｆ２．８を優先させたい場合は、図１０（Ａ）に示すように、露出値ＥＶ≦１３では、絞り値Ｆ２．８に固定したままでシャッタ速度値が１／１０００秒以上に設定可能なため、露出値ＥＶの増加にともなって、単にシャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行い、露出値ＥＶ＞１３の場合には、露出値ＥＶの増加に応じて、絞り値をＦ２．８に近づけるように、絞り値を極力小さくしつつ、シャッタ速度値が、各絞り値に対する所定の限界シャッタ速度値以上となるように、第１の露出制御を行う。
【０１０６】
また、絞り値Ｆ４を優先させたい場合は、図１０（Ｂ）に示すように、露出値ＥＶ≦１６では、絞り値Ｆ４に固定したままでシャッタ速度値が１／４０００秒以上に設定可能なため、露出値ＥＶの増加にともなって、単にシャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行い、露出値ＥＶ＞１６の場合には、露出値ＥＶの増加に応じて、絞り値をＦ４に近づけるようにしつつ、シャッタ速度値が、各絞り値に対する所定の限界シャッタ速度値以上となるように、第１の露出制御を行う。
【０１０７】
さらに、絞り値Ｆ１１を優先させたい場合は、図１０（Ｃ）に示すように、露出値ＥＶ≦２０では、絞り値Ｆ１１に固定したままで、シャッタ速度値が１／８０００秒以上に設定可能なため、露出値ＥＶの増加にともなって、単にシャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。
【０１０８】
図１１は、ＳＬシャッタ速度優先モードにおける露出制御のプログラム線図を例示しており、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれシャッタ速度値１／６０、１／２５０、１／４０００秒を優先させたい場合のプログラム線図を示している。
【０１０９】
例えば、シャッタ速度値ＳＳ＝１／６０，１／２５０秒を優先させたい場合は、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すようなプログラム線図にしたがった露出制御を行う。なお、図１１（Ａ），（Ｂ）のプログラム線図は、それぞれ図８（Ａ），（Ｂ）に示したプログラム線図と同様であるため、説明を省略する。
【０１１０】
また、シャッタ速度値ＳＳ＝１／４０００秒を優先させたい際には、露出値ＥＶ≦１３の場合は、なるべくシャッタ速度値を１／４０００秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値Ｆ２．８のままで、シャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。また、１３＜露出値ＥＶ＜１６の場合は、なるべくシャッタ速度値を１／４０００秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、極力絞り値を小さくしつつ、シャッタ速度値が、各絞り値に対する所定の限界シャッタ速度値以上となるように、第１の露出制御を行う。また、１６≦露出値ＥＶ≦１９の場合は、露出値ＥＶの増加に応じて、シャッタ速度値ＳＳ＝１／４０００秒に固定したままで、絞り値を増大させる第１の露出制御を行う。さらに、露出値ＥＶ＞１９の場合は、なるべくシャッタ速度値を１／４０００秒に近づけるように、露出値ＥＶの増大に応じて、絞り値Ｆ１１のままで、シャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。
【０１１１】
このように、ここでは、カメラ制御部４０が、被写体の輝度の高低に拘わらず、レンズシャッタ４４を用いた第１の露出制御を行うスミアレスモードに設定する手段として機能する。そして、このスミアレスモードでは、被写体の輝度に拘わらず、レンズシャッタ４４を用いた露出制御を行うため、スミアの発生を防止して、高画質の撮影画像を得ることができる。
【０１１２】
＜２−３−５．焦点距離の変更に伴うプログラム線図の変更＞
以上示した各露出制御モードに対応するプログラム線図は、撮影レンズ１０の焦点距離の変更を考慮していないものであったが、上述したように、実際には、撮影レンズ１０の焦点距離の変更によって、各露出制御モードに対応するプログラム線図が変更される。
【０１１３】
図１２および図１３は、撮影レンズ１０の焦点距離の変更に応じたプログラム線図の変化を説明する図である。具体的には、図７および図１０に示すプログラム線図が撮影レンズ１０の設定がテレの場合を示しているとすると、図１２および図１３に示すプログラム線図が撮影レンズ１０の設定がワイドの場合を示している。
【０１１４】
例えば、図７および図１０に示すプログラム線図が、撮影レンズ１０の設定がテレの場合、すなわち撮影レンズ１０の焦点距離ｆ＝１０５ｍｍ、絞り径Ｔ≒１．５ｔの場合におけるプログラム線図を示しており、また、図１２および図１３に示すプログラム線図が、撮影レンズ１０の設定がワイドの場合、すなわち撮影レンズ１０の焦点距離ｆ＝３５ｍｍ、絞り径Ｔ＝ｔの場合におけるプログラム線図を示している。
【０１１５】
なお、ここでは、図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）が、それぞれ絞り値Ｆ２．８、Ｆ４、Ｆ１１を優先させる絞り優先モードのプログラム線図を示しており、図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）が、それぞれ絞り値Ｆ２．８、Ｆ４、Ｆ１１を優先させるＳＬ絞り優先モードのプログラム線図を示している。
【０１１６】
上述したように、焦点距離ｆが１０５ｍｍから３５ｍｍとなると、絞り値Ｆ２．８の場合の限界シャッタ速度値が１／１０００秒から１／４０００秒となり、絞り値Ｆ４の場合の限界シャッタ速度値が１／４０００秒から１／８０００秒以下となる。
【０１１７】
そこで、図１２（Ａ）に示すように、絞り値Ｆ２．８を優先させたい場合は、図１２（Ａ）に示すように、露出値ＥＶ≦１５では、絞り値Ｆ２．８に固定したままでシャッタ速度値が１／４０００秒となるようなレンズシャッタ４４を用いた露出制御が可能なため、露出値ＥＶの増加に応じて、単にシャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。また、露出値ＥＶ＞１５の場合には、露出値ＥＶの増大に応じて、単にシャッタ速度値を減少させる第２の露出制御を行う。つまり、ここでは、撮影レンズ１０の焦点距離を短縮させることにより、第１と第２の露出制御を切替える点（露出制御切替点）が高速のシャッタ速度側にシフトされる。よって、撮影レンズ１０の焦点距離を短縮することにより、より高速側のシャッタ速度値まで第１の露出制御を行うことができるため、より高速のシャッタ速度におけるスミアの発生を防止することができる。
【０１１８】
また、図１２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、絞り値Ｆ４、Ｆ１１を優先させたい場合は、各絞り値に固定したままでシャッタ速度値が１／８０００秒となるようなレンズシャッタ４４を用いた露出制御が可能なため、露出値ＥＶの増加に応じて、単にシャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。
【０１１９】
また、図１３（Ａ）に示すように、絞り値Ｆ２．８を優先させたい場合は、図１３（Ａ）に示すように、露出値ＥＶ≦１５では、絞り値Ｆ２．８に固定したままでシャッタ速度値が１／４０００秒となるようなレンズシャッタ４４を用いた露出制御が可能なため、露出値ＥＶの増加に応じて、単にシャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。また、露出値ＥＶ＞１５の場合には、なるべく絞り値Ｆ２．８に近づけるようにしつつも、露出値ＥＶの増大に応じて、シャッタ速度値が、各絞り値に対する所定の限界シャッタ速度値以上となるように、第１の露出制御を行う。
【０１２０】
また、図１３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、絞り値Ｆ４、Ｆ１１を優先させたい場合は、各絞り値に固定したままでシャッタ速度値が１／８０００秒となるようなレンズシャッタ４４を用いた露出制御が可能なため、露出値ＥＶの増加に応じて、単にシャッタ速度値を減少させる第１の露出制御を行う。
【０１２１】
＜３．撮影動作フロー＞
図１４は、撮像装置１の撮影動作フローを示すフローチャートである。なお、本動作フローはカメラ制御部４０において制御される。ここでは、撮像装置１が撮影モードに設定された状態で電源が投入されるか、または、撮像装置１の電源が投入された後に、撮像装置１が撮影モードに設定されると、図１４のステップＳ１に進む。
【０１２２】
ステップＳ１では、ＣＣＤ撮像素子、すなわち撮像センサ１６の駆動モード（読出しモード）をモニタリングモードに設定し、ステップＳ２に進む。モニタリングモードは、フレーミングを行うために、ライブビュー表示をＬＣＤモニタ４２に表示するモードである。
【０１２３】
ステップＳ２では、ユーザーによる露出制御モード切替スイッチ１４の操作に基づいて、絞り優先モードなど上述した各種露出制御モードを選択・設定し、ステップＳ３に進む。ここでは、各露出制御モードに応じたプログラム線図が選択・設定される。なお、このとき、撮影レンズ１０の焦点距離情報も考慮して、プログラム線図が選択・設定される。
【０１２４】
ステップＳ３では、ＡＥおよびＷＢ演算を行い、ステップＳ４に進む。ここでは、ＡＥ演算によって、まず、露出制御データ（ここでは、露出値ＥＶ）を算出し、ステップＳ２において設定されたプログラム線図に適用することで、絞り値およびシャッタ速度値を決定する。また、ＷＢ演算によって、Ｒ、Ｂデータに対するゲインを算出・設定する。
【０１２５】
ステップＳ４では、シャッタボタン１３が半押しされてＳ１オン状態となっているか否かを判別する。ここでは、Ｓ１オン状態となっていればステップＳ５に進み、Ｓ１オン状態となっていなければステップＳ１に戻り、ステップＳ１からＳ４までの処理を再度行う。つまり、Ｓ１オン状態となるまでステップＳ１からＳ４までの処理を繰り返すのである。
【０１２６】
ステップＳ５では、シャッタボタン１３が全押しされてＳ２オン状態となっているか否かを判別する。ここでは、Ｓ２オン状態となっていればステップＳ６に進み、Ｓ２オン状態となっていなければステップＳ４に戻る。
【０１２７】
ステップＳ６では、ステップＳ３で決定されたシャッタ速度値とステップＳ２で設定されたプログラム線図とに基づいて、決定されたシャッタ速度値が、レンズシャッタ４４によって露出制御を行う領域にあるか、電子シャッタ機能によって露出制御を行う領域にあるかを確認し、ステップＳ７に進む。
【０１２８】
ステップＳ７では、ステップＳ６における確認結果に基づいて、ステップＳ３で決定されたシャッタ速度値が、レンズシャッタ４４によって露出制御を行う領域にあるか否かを判別する。ここでは、シャッタ速度値が、レンズシャッタ４４によって露出制御を行う領域にあると判別された場合は、ステップＳ８に進み、レンズシャッタ４４によって露出制御を行う領域にないと判別された場合は、ステップＳ９に進む。
【０１２９】
ステップＳ８では、レンズシャッタ４４を用いた第１の露出制御による本撮影を行い、ステップＳ１０に進む。
【０１３０】
ステップＳ９では、電子シャッタ機能を用いた第２の露出制御による本撮影を行い、ステップＳ１０に進む。
【０１３１】
ステップＳ１０では、本撮影によって得られる画像データに対して、各種画像処理などを施して、メモリカード９に撮影画像データを記録する処理を行い、撮影動作フローを終了する。なお、撮影モードに設定されている限りは、ステップＳ１０を行った後に撮影動作フローが終了すると、再びステップＳ１からの撮影動作フローが開始される。
【０１３２】
以上のように、撮像装置１では、各絞り値に対応する限界シャッタ速度値以上のシャッタ速度値で撮影する際には、レンズシャッタ４４を用いた第１の露出制御を行い、限界シャッタ速度値未満のシャッタ速度値で撮影する際には、レンズシャッタ４４を用いず、電子シャッタ機能を用いた露出制御を行う。その結果、低コストで、かつスミアの発生を防止しつつ、高速のシャッタ速度を実現することができる撮像装置を提供することができる。
【０１３３】
また、撮像装置１では、各絞り値に対し、撮影レンズ１０の焦点距離に応じて変更される限界シャッタ速度値以上のシャッタ速度値で撮影する際には、レンズシャッタ４４を用いた第１の露出制御を行い、限界シャッタ速度値未満のシャッタ速度値で撮影する際には、レンズシャッタ４４を用いず、電子シャッタ機能を用いた第２の露出制御を行う。その結果、低コストで、かつスミアの発生を防止しつつ、高速のシャッタ速度を実現することができる撮像装置を提供することができる。
【０１３４】
さらに、撮像装置１のように、撮像センサ１６として、構造が極めて微小となるとスミアが発生し易いプログレッシブタイプのＣＣＤ撮像素子を用いた場合は、スミアの発生を大幅に防止することができる。なお、例えば、一般的に撮像センサ１６の構造が微細化しても構造的にスミアが発生し難い２フィールド読出し型のインターラインタイプのＣＣＤ撮像素子を用いた場合は、スミアが発生しないようにするためには、時間的に連続して読み出される１フィールド目の信号電荷しか利用することができない。そのため、上述したスミアの発生を抑制する手法を用いた場合は、プログレッシブタイプのＣＣＤ撮像素子を用いた方が、撮影画像の高画素数化をも図ることができ、より好ましい結果を得ることができる。
【０１３５】
＜４．変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【０１３６】
◎例えば、上述した実施形態では、レンズシャッタ４４が絞りの機能をも兼用したが、これに限られるものではなく、撮影レンズ１０の絞りの位置に、レンズシャッタ４４と絞りとを別々に設けても良い。このような構成としても、以下のような手法により、レンズシャッタ４４を全開の状態から閉状態へと移行させることによっても、レンズシャッタ４４を用いた高速のシャッタ速度を実現することができる。
【０１３７】
図１５は、レンズシャッタ４４の駆動を説明するためのタイミングチャートであり、図６と同様に、絞り値Ｆ２．８およびＦ４の場合において最も短時間でレンズシャッタ４４を閉じる場合を例示している。また、図１５では、上から順に、電子シャッタクリアパルスＳｕｂ、絞り値Ｆ２．８とＦ４の場合のレンズシャッタ制御信号、および絞り値Ｆ２．８とＦ４の場合のレンズシャッタ４４の駆動のタイミングを示している。
【０１３８】
例えば、レンズシャッタ４４が全開の場合の開放度合いが絞り値Ｆ２．８の場合の絞り径とほぼ等しいものとすると、図１５に示すように、絞り値Ｆ２．８の場合における各パルス、信号、レンズシャッタ４４の開閉動作は図６に示したものと同様となる。
【０１３９】
一方、絞り値Ｆ４の場合には、レンズシャッタ４４が全開の状態から閉状態へと移行するものとすると、レンズシャッタ４４が、閉まり始めてから、絞り値４に対応する絞り径とほぼ等しい開放度合い（口径）に至るまでに若干のタイムラグを生じる。
【０１４０】
例えば、図１５に示すように、レンズシャッタ４４が、全開の状態に設定されている状態で、レンズシャッタ制御信号によって、レンズシャッタ４４に対して閉状態となるように指示が与えられると（時刻ｔ１９）、レンズシャッタ４４は、若干の動作遅れ期間（ΔＸ）が経過した後に、閉まり始める（時刻ｔ２０）。そして、レンズシャッタ４４が、閉まり始めてから絞り値Ｆ４に対応する絞り径とほぼ等しい口径に至るまで若干のタイムラグ（ΔＹ）を生じる。そして、レンズシャッタ４４の口径が絞り値Ｆ４に対応する絞り径とほぼ等しくなったとき（時刻ｔ２１）に、電子シャッタクリアパルスＳｕｂに応答して、オーバーフロードレイン駆動によって、撮像センサ１６に蓄積された信号電荷をｎ基板側に排出し、本撮影のための信号電荷の蓄積を開始する。
【０１４１】
このような各パルス、信号、レンズシャッタ４４の開閉動作のタイミングによって、絞り値Ｆ４の場合には、電子シャッタ機能で１／４０００秒のシャッタ速度値が設定されたときに蓄積される信号電荷と同等な信号電荷を蓄積することが可能となる。
【０１４２】
すなわち、レンズシャッタ４４と絞りとを別々に設けても、絞り値の設定に応じて、レンズシャッタ４４を用いた露出制御が可能な限界シャッタ速度値を小さなものとすることができる。換言すれば、絞り値の増大に応じて、より高速のシャッタ速度においても、レンズシャッタ４４による第１の露出制御を行うことができる。
【０１４３】
◎また、上述した実施形態では、撮像センサ１６をプログレッシブタイプのＣＣＤとしたが、これに限られるものではなく、例えば、２フィールド読出しタイプのインターレースタイプのＣＣＤとしても良い。インターレースタイプのＣＣＤを用いた場合は、電子シャッタ機能で露出制御を行う場合に、スミアの発生を極力防止することができる点では有効である。また、上述した実施形態では、ゲイン一定で記述したが、変更するようにしてもよい。
【０１４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、絞り値に応じて異なる所定値以上のシャッタ速度値で撮影する際には、メカシャッタを用いた露出制御を行い、所定値未満のシャッタ速度値で撮影する際には、メカシャッタを用いず、電子シャッタ機能を用いた露出制御を行うため、低コストで、かつスミアの発生を防止しつつ、高速のシャッタ速度を実現することができる撮像装置を提供することができる。
【０１４５】
また、請求項２に記載の発明によれば、被写体からの光路上に設けられた光学部材の焦点距離に応じて変更される所定値以上のシャッタ速度値で撮影する際には、メカシャッタを用い、所定値未満のシャッタ速度値で撮影する際には、メカシャッタを用いず、電子シャッタ機能を用いた露出制御を行うため、低コストで、かつスミアの発生を防止しつつ、高速のシャッタ速度を実現することができる撮像装置を提供することができる。
【０１４６】
また、請求項３に記載の発明によれば、メカシャッタが絞りとしても機能するため、部品点数を低減することができ、低コスト化に資することができる。
【０１４７】
また、請求項４に記載の発明によれば、スミアが発生し易いプログレッシブタイプのＣＣＤを用いた場合には、スミアの発生を大幅に防止することができる。
【０１４８】
また、請求項５に記載の発明によれば、比較的低速のシャッタ速度による撮影時に、メカシャッタによる遮断開始の指示後に、電子シャッタ機能によって露光を開始するため、メカシャッタを用いて、更に小さなシャッタ速度値での撮影を実現することができる。
【０１４９】
また、請求項６に記載の発明によれば、比較的低速のシャッタ速度による撮影時に、メカシャッタによる遮断完了後であって、撮像素子に蓄積された信号電荷の転送前に、撮像素子の電荷転送路内の不要な電荷を排除するため、スミアの発生を防止して、高画質の撮影画像を取得することができる。
【０１５０】
また、請求項７に記載の発明によれば、被写体の輝度に拘わらず、メカシャッタを用いた露出制御を行うため、スミアの発生を防止して、高画質の撮影画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の要部構成を示す図である。
【図２】撮像装置の機能ブロックを示す図である。
【図３】撮影レンズの焦点距離とレンズシャッタのシャッタ径との関係を示す図である。
【図４】電子シャッタ機能による露出制御時における撮像センサおよびレンズシャッタの駆動を示すタイミングチャートである。
【図５】メカシャッタによる露出制御時における撮像センサおよびレンズシャッタの駆動を示すタイミングチャートである。
【図６】レンズシャッタの駆動を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】絞り優先モードにおける露出制御のプログラム線図である。
【図８】シャッタ速度優先モードにおける露出制御のプログラム線図である。
【図９】オートモードにおける露出制御のプログラム線図である。
【図１０】ＳＬ絞り優先モードにおける露出制御のプログラム線図である。
【図１１】ＳＬシャッタ速度優先モードにおける露出制御のプログラム線図である。
【図１２】撮影レンズの焦点距離の変更に応じたプログラム線図の変化を説明する図である。
【図１３】撮影レンズの焦点距離の変更に応じたプログラム線図の変化を説明する図である。
【図１４】撮影動作フローを示すフローチャートである。
【図１５】レンズシャッタの駆動を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  撮像装置
１０  撮影レンズ（光学部材）
１６  撮像センサ（撮像素子）
４０  カメラ制御部（制御手段、変更手段、設定手段）
４４  レンズシャッタ（メカシャッタ、絞り）
【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】
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