(57)【要約】【課題】  電子シャッタとフォーカルプレンシャッタを併用しても、使用環境の変化等に対して、特別な補償制御を用いずに露光ムラを抑えることが出来る撮像装置を提供する。【解決手段】  露光作動時、撮像素子４の一部を覆う先羽根１４と、先羽根１４に所定時間遅れて移動して撮像素子４を遮光する後羽根１７を備えており、移動する先羽根１４の幅の範囲内で、撮像素子４の行毎の電荷リセットを行うリセット走査位置が移動するようにした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子を少なくとも行単位で露光することが可能な撮像素子と、
前記撮像素子の被写体側に配置されていて前記撮像素子の一部を覆う先羽根及び該先羽根と所定のスリット幅を設けて移動して該撮像素子を遮光する後羽根により該撮像素子を露光するフォーカルプレンシャッタと、
レリーズ開始信号により前記フォーカルプレンシャッタを作動させるシャッタ制御回路と、
前記シャッタ制御回路により作動させられる先羽根の作動位置に応じて前記撮像素子の行単位でリセット指示を順次行うリセット制御回路とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記リセット制御回路による前記撮像素子のリセット走査位置が、該撮像素子の前面を移動する前記先羽根の幅の範囲内に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】
前記フォーカルプレンシャッタの先羽根は１枚の羽根からなり、後羽根は複数枚の羽根からな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】
前記撮像装置は、撮像素子がＣＭＯＳイメージセンサであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、電子シャッタとメカニカルシャッタとを備えたデジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の関連技術には、例えば特許文献１に記載のように、先羽根２と後羽根５を備えたフォーカルプレンシャッタを介して液晶表示装置２２により常時電子ファインダ表示を行うことができるデジタルスチルカメラが提案されている。また、特許文献２には、先羽根の代わりに電子シャッタを採用して信号処理回路１０９を介して電子ファインダ表示を行うことができるようにした撮像装置が提案されている。この撮像装置では、撮像素子の撮像領域を遮光する後幕としてのメカニカルシャッタを有している。
【０００３】
前記特許文献１の構成によれば、先羽根２と後羽根５とを有するメカニカルシャッタから、特許文献２のように先羽根を電子シャッタに代えることにより、メカニカルシャッタとしての先羽根が省略できるため、露光時間のより一層の高速化が可能となる。
【０００４】
しかしながら、特許文献２の構成では、使用する環境変化や経時変化の影響によりメカニカルシャッタである後羽根の走行特性が変化して露光ムラが発生する。そのため、電子シャッタのリセット動作のタイミングを適切に制御するために、後羽根の走行特性の変化を補償する制御が必要となり、撮像装置のコストアップを招いてしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２６９９２号公報
【特許文献２】特開２００６−１０１４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、その課題とする処は、先羽根としての電子シャッタと後羽根としてのメカニカルシャッタの構成を採用しても特別な補償制御を行うことなく露出ムラを抑えることができる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明による撮像装置は、複数の受光素子を少なくとも行単位で露光することが可能な撮像素子と、撮像素子の被写体側に配置されていて撮像素子の一部を覆う先羽根及びその先羽根と所定のスリット幅を設けて移動して撮像素子を遮光する後羽根によりその撮像素子を露光するフォーカルプレンシャッタと、レリーズ開始信号によりフォーカルプレンシャッタを作動させるシャッタ制御回路と、シャッタ制御回路により作動させられる先羽根の作動位置に応じて撮像素子の行単位でリセット指示を順次行うリセット制御回路とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の撮像装置は、リセット制御回路による撮像素子のリセット走査位置が、その撮像素子の前面を移動する先羽根の幅の範囲内にあることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の撮像装置は、フォーカルプレンシャッタの先羽根は１枚の羽根からなり、後羽根は複数枚の羽根からなることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の撮像装置は、撮像素子がＣＭＯＳイメージセンサであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上説明したように構成されているので、先羽根と後羽根をメカニカルシャッタとして備えたフォーカルプレンシャッタを採用しても、使用環境の変化や経年変化による、先羽根と後羽根の走行特性を補償する特別な制御を必要とせずに露光ムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】フォーカルプレンシャッタが、露光作動を終了した直後の状態を示した平面図である。
【図２】図１の状態の後、先羽根と後羽根がセット状態となり、電子ファインダ表示により被写体の観察が可能な状態を示した平面図である。
【図３】図２の状態の後、レリーズスイッチがＯＮされた後の露光作動中の状態を示した平面図である。
【図４】撮像装置の電気的構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施形態を、図１〜図４に示した実施例により説明する。
先ず、主に図１〜図３を用いて撮像装置に適用されたフォーカルプレンシャッタ１０２の構成と作動について説明する。
【００１４】
図１において、地板１は、その略中央に被写体光路用の開口部１ａを形成している。また、地板１は背面側に所定の間隔を空けて、中間板２と補助地板３を順に取り付けており、地板１と中間板２との間に後羽根１７〜１９の羽根室を形成し、中間板２と補助地板３の間に先羽根１４の羽根室を形成している。そして、中間板２と補助地板３にも、各々、開口部１ａと類似の開口部２ａ、開口部３ａが形成されていて、一般的にはそれら開口部を重ね合わせて一番小さな開口部により被写体光路用の開口部を規制するようにしているが、本実施例においては、開口部１ａの形状が被写体光路用の開口部を規制しているものとして説明する。
【００１５】
地板１は図示しない適宜な取付手段により、デジタルカメラ等の撮像装置１００に取り付けられており、また、補助地板３の背面側には、開口部１ａ、２ａ、３ａと光軸を合わせるようにしてＣＭＯＳイメージセンサである撮像素子４が撮像装置１００に適宜な方法で取り付けられている。
【００１６】
開口部１ａの左側には、円弧状の長孔１ｂ、１ｃが形成されている。そして長孔１ｂ、１ｃの下端部には、平面形状がＣ字状をしたゴム製の緩衝部材５、６が取り付けられている。また地板１の表面側には、軸１ｄ、１ｅ、１ｆが立設されており、背面側には１ｇ、１ｈ、１ｉが立設されている。これらのうち、軸１ｄと１ｇと軸１ｅと１ｈは、各々、同軸となるように配置されている。そして、軸１ｄ、１ｅ、１ｆの先端には、図示しない支持板が地板１と平行となるようにして適宜な方法で取り付けられてる。そしてこの支持板の地板１側には、先羽根用電磁石７と後羽根用電磁石８が取り付けられているが、図１から図４においては、各電磁石の鉄芯７、８のみを二点鎖線で示している。
【００１７】
地板１の軸１ｄには、先羽根用駆動部材９が回転可能に取り付けられていて、図示しない周知の先羽根用駆動ばねによって時計方向に回転するように付勢されている。この先羽根駆動部材９は、側面側に被押動部９ａ、背面側に駆動ピン９ｂ、そして表面側に取付部９ｃを有している。また、駆動ピン９ｂは根元部が緩衝部材５に当接し得るようになっていて、先端側は長孔１ｂを貫通して、シャッタ地板１の背面側に突き出て後述するアーム１７と連結されている。また、取付部９ｃには、周知のように、図示しないばねを介在させて鉄片部材１０が取りつけられており、上記した先羽根用電磁石の鉄芯７に吸着保持され得ようになっている。
【００１８】
地板１の軸１ｅには、後羽根用駆動部材１１が回転可能に取り付けられていて、上記した先羽根用駆動部材９と同様に、図示していない周知の後羽根用駆動ばねによって時計方向に回転するように付勢されている。この後羽根用駆動部材は、側面側に被押動部１２ａ、背面側に駆動ピン１１ｂ、表面側に取付部１１ｃを有している。そして、駆動ピン１２ｂは、上記した駆動ピン１０ｂと同様に、根元部が緩衝部材６に当接し得るようになっており、先端側は長孔１ｃを貫通し、シャッタ地板１の背面側に突き出し後述するアーム２０と連結されている。また、取付部１２ｃには、周知のように、図示していないばねを介在させて鉄片部材１２が取り付けられており、上記した後羽根用電磁石の鉄芯８に吸着保持され得るようになっている。
【００１９】
地板１の軸１ｆには、セット部材１３が回転可能に取り付けられ、図示していないばねにより、反時計方向に回転するように付勢されている。そして、このセット部材１３の側面には、先羽用駆動部材９の被押動部９ａを押す押動部１３ａと、後羽根用駆動部材１１の被押動部１１ａを押す押動部１３ｂと、図示していない駆動源としてのモータと機械的に連結された部材により押動される被押動部１３ｃとが形成されてる。図１は、セット部材１３が図示していないばねにより反時計方向に回転され、そして図示しないストッパに当接して停止した状態を示している。セット部材１３については、この位置を初期位置とする。
【００２０】
次に、地板１の背面側に取り付けられている、先羽根と後羽根の構成を説明する。先羽根１４は、中間板２と補助地板３の間に配置されていて、地板１の軸１ｇと１ｉに回転可能に取り付けられた二つのアーム１５，１６と、それらアームの先端側に枢支された１枚の羽根１４とで構成される。そして先羽根１４の上端部がスリット形成縁となっている。また、アーム１５には、孔が形成されていて、そこに上記した先羽根用駆動部材９の駆動ピン９ｂが嵌合されている。
【００２１】
他方、後羽根１７は、シャッタ地板１と中間板２の間に配置されていて、シャッタ地板１の軸１ｅと軸１ｉに回転可能に取り付けられた二つのアーム１８，１９と、それらアームの長さ方向に順に枢支された３枚の羽根１７ａ、１７ｂ、１７ｃとで構成されている。そして最先端に枢支された羽根１７ａがスリット形成羽根であり、この羽根１７ａの下端縁がスリット形成縁となっている。また、アーム１８に形成された孔には、後羽根用駆動部材１１の駆動ピン１１ｂが嵌合されている。
【００２２】
次に本実施例のフォーカルプレンシャッタの作動を説明する。図１は露光作動が終了した直後の状態を示すものであり、先羽根１４は開口部１ａの下方位置に格納されていて開口部１ａを全開にしており、後羽根１７の複数の羽根は、展開して開口部１ａを閉鎖して遮光している。
【００２３】
この図１の状態から、セット部材１３の被押動部１３ｃが上記した図示されない部材に押動されると、セット部材１３を図示しないばねの付勢に抗して時計方向に回転させる。これによりセット部材１３の押動部１３ａが先羽根用駆動部材９の被押動部９ａを押動し、先羽用駆動部材９を図示していない先羽根用駆動ばねの付勢力に抗して、反時計方向に回転さえる。そのため、アーム１５が駆動ピン９ｂによって反時計方向に回転され、１枚の羽根を有する先羽根１４は開口部１ａの上方へ向けて作動させられていく。
【００２４】
このようにして、セット部材１３の押動部１３ａが先羽根用駆動部材９の被押動部９ａを押し始めてから遅れて、セット部材１３の押動部１３ｂが後羽根用駆動部材１１の被押動部１１ａを押し始める。そのため、後羽根用駆動部材１１の被押動部１１ａは、図示していない後羽根用駆動ばねの付勢力に抗して反時計方向へ回転され、後羽根１７の複数枚の羽根は相互の重なり量を大きくしながら開口部１ａの上方へ向けて重畳されていく。このようにして先羽根と後羽根のセット作動が続けられていき、各々の羽根が停止した直後には、相前後して各々の鉄片部材１０、１２を電磁石の鉄芯７、８に接触させ、セット部材の回転が停止する。この時、先羽根１４の１枚の羽根と後羽根１７の３枚の羽根は、開口部１ａの上方位置に略重なりあうようにして開口部１ａから退避している。図２は、このようにして行われたセット作動の完了状態を示しており、且つ被写体の電子ファインダ表示が可能となる。
【００２５】
そして、この図２の状態が得られた後、撮像装置１００のレリーズスイッチ１０３がＯＮにされると、各電磁石に通電され鉄芯７，８に鉄片部材１０，１２が吸着される。次にセット部材１３が初期位置への復帰作動を行う。そして、セット部材１３が初期位置に復帰すると、最初に先羽根用電磁石に対する通電が断たれ、所定時間後に後羽用電磁石に対する通電が断たれる。それによって、先羽根用駆動部材９と後羽根用駆動部材１１が、図示していない各駆動ばねの付勢力により順に時計方向に回転させられ、各駆動ピン９ｂ、１１ｂが各アーム１５，１８を押して各羽根に露光作動を行わせるので、先羽根１４と後羽根１７ａのスリット形成縁が形成するスリットにより、撮像素子４の撮像面が露光されていく。図３には、このような露光作動の途中状態が示されている。
【００２６】
この図３に示された状態では、先羽根１４は開口部１ａの全てを覆っていない。つまり、従来であれば、先羽根は被写体光を通過させるため後羽根との間に形成されるスリット幅Ｗは開口部１ａを開くが、露光作動方向の他の開口部の領域は先羽根により覆われている。しかし、本実施形態では、先羽根６が開口部１ａを一部だけ覆っているだけで、先羽根６よりも下方側の開口部１ａの領域は覆われておらず、撮像素子４の撮像面が被写体光に晒されている。
【００２７】
そして、露光作動を先に開始した先羽根用駆動部材９は、その駆動ピン９ｂが長孔１ｂの下端部にある緩衝部材５に当接して停止する。従ってその停止状態においては、先羽根１４は、開口部１ａの下方位置に格納される。他方、先羽根１４に遅れて所定時間後に露光作動を開始した後羽根１７は、３枚の羽根１７ａ、１７ｂ、１７ｃが開口部１ａを完全に覆った状態になると、その駆動ピン１１ａが長孔１ｃの下端部にある緩衝部材６に当接して停止する。このようにして行われた露光作動を終了した状態が、図１に示された状態であり、このとき、開口部１ａは、展開状態となった３枚の後羽根１７ａ，１７ｂ，１７ｃにより覆われて遮光されている。
【００２８】
次に図３に示された露光作動中の状態について、図４に示された撮像装置１００の電気的構成を示したブロック図を用いて説明する。図４において、撮像装置１００は、撮影レンズ１０１と、メカニカルシャッタとしてのフォーカルプレンシャッタ１０２、撮像素子４、レリーズスイッチ１０３、電子ファインダ１０４、各回路１０５〜１０８とからなる。撮像素子４は、撮影レンズ１０１の光路Ｌ上において、結像された被写体像を光電変換する撮像センサを撮影レンズ１０１側に向けて配置されている。この撮像素子４はＣＭＯＳイメージセンサである。
【００２９】
また、撮像素子４の撮影レンズ１０１側には、上記のフォーカルプレンシャッタ１０２が配置されていて、先羽根１４と後羽根１７を有し、電子ファインダ１０４による表示が可能な状態では、先羽根１４と後羽根１７が撮像素子４に対して光学的に開放状態になっている。
【００３０】
１０３は撮像装置１００に設けられたレリーズスイッチ、１０４は撮像装置１００に装備された電子ファインダである。この電子ファインダ１０４は、例えば液晶表示器（ＬＣＤ）からなり、撮影前のプレビュー時のライブビュー画像や撮影画像を表示することができる。
【００３１】
画像処理回路１０５は、撮像素子４からの出力信号について画素補正、ホワイトバランス等の画像処理を行う。メカニカルシャッタ制御回路１０６は、図示しない周知のセンサからの輝度信号を受けて、輝度に応じた最適露光時間を算出し、レリーズスイッチ１０３がＯＮにされた時、メカニカルシャッタ駆動回路１０７を介してフォーカルプレンシャッタ１０２の先羽根１４と後羽根１７を所定のタイミングで駆動制御する。
【００３２】
リセットタイミング制御回路１０８は、撮像素子４の撮像センサである受光素子に対して、電子シャッタとして行毎に蓄積電荷をゼロにして受光素子の撮像を開始させるリセット走査位置Ａを制御するものであり、メカニカルシャッタ制御回路１０６からの最適露光時間に応じて、撮像素子４の受光素子の行毎のリセットのタイミングを制御する。具体的には図３に示されたように、撮像素子４の各行に対するリセット走査位置Ａは、先羽根１４に覆われる領域内であり、且つ先羽根のスリット形成縁よりも露光作動方向に先行する位置である。
【００３３】
これにより、先羽根１４のスリット形勢縁とリセット走査位置は略平行状態を保ったまま、先羽根１４がリセット走査位置Ａを常に覆いながら撮像素子４の上方から下方に移動する。その後、スリット幅Ｗの間隔をあけて後羽根１７のスリット形成縁が開口部１ａを上方から下方に移動し、撮像素子４の受光素子を覆いながら露光作動が行われていく。
【００３４】
このようにして、本実施形態においては、レリーズスイッチ１０３がＯＮにされると、先羽根１４が図示しない駆動ばねの付勢力により作動させられるが、先羽根１４の少なくとも一部が開口部１ａ内に進入すると、その先羽根１４で覆われた領域内で撮像素子４の受光素子が行単位で電荷リセットされるようになっている。そのため、リセット走査位置Ａは、先羽根４の幅の範囲内であれば良いので、メカニカルシャッタの走行特性が変わっても撮像素子４の電子シャッタへの影響は抑えられる。
【００３５】
つまり、本実施形態においては、先羽根１４と後羽根１７を略同じ構成のメカニカルシャッタとすることで、二つの羽根の走行特性を略一致させることができるので、メカニカルシャッタの走行特性が変化しても、撮像素子４の受光素子の行単位の露光時間に影響を与えることがなく一定にできる。これにより、撮像装置１００は、使用環境の変化や経時変化によるメカニカルシャッタの羽根の走行特性の変化を補償する特別な制御を設けずに露光ムラを抑えることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１：地板
２：中間板
３：補助地板
４：撮像素子
９：先羽用駆動部材
１１：後羽根用駆動部材
１３：セット部材
１４：先羽根
１５，１６，１８，１９：アーム
１７：後羽根
１０１：撮影レンズ
１０２：フォーカルプレンシャッタ
１０３：レリーズスイッチ
Ａ：リセット走査位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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