CN101631196A - 成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及成像装置，该成像装置包括成像元件、成像控制器、第一和第二快门部件以及快门控制器。成像元件对经过镜头入射的对象光执行光电转换并产生成像信号。成像控制器对成像信号的读出进行控制并对成像的帧周期的设定的改变执行控制。快门控制器布置在图像光入射的光路上并能够设定使成像元件上的入射光被阻挡的状态以及成像元件上的入射光不被阻挡的状态。快门控制器设定由第一快门部件阻挡光路的定时以及由第二快门部件阻挡光路的定时。

Description

成像装置
技术领域
本发明涉及作为视频摄像机而形成的成像装置，尤其涉及用机械式快门与电子快门组合来执行成像的成像装置。
背景技术
在采用帧转移(frame-transfer，FT)电荷耦合器件(CCD)图像传感器作为其成像元件的成像装置中，在信号电荷读出过程中将成像区域(光接收部分)对光屏蔽。此外，在采用互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的成像装置中，在电荷读出过程中将成像区域对光屏蔽，以实现信号电荷积累的同时性。
公知一种使用旋转快门的方案，即用于将图像区域对光屏蔽的方法。通过在成像镜头与成像元件之间设置由电动机驱动旋转的快门叶片来获得旋转快门。旋转快门被构造成能够根据快门叶片的旋转角位置，来设定使光路被阻挡的状态以及使光路不被阻挡的状态。
此外，在快门叶片阻挡了光路、光不被入射到成像元件的光接收部分上的状态下，光接收部分中积累的信号被读出。由此，防止了光接收信号的转移中间FT CCD图像传感器的不必要曝光。在快门叶片的旋转与成像元件的驱动定时之间进行联系的状态的细节将在下文中对本发明的实施例进行的说明中进行描述。
日本专利申请公开No.2006-308841(专利文献1)公开了一种快门装置的示例，该装置对光入射到固态成像元件的成像平面的时间长度以及对光到成像平面进行阻挡的时间长度进行控制。
日本专利申请公开No.Sho54-108631(专利文献2)公开了一种示例，其中，用快门叶片来加宽挡光范围的可变范围。
如果通过使一个快门叶片旋转来交替地执行成像元件的挡光和曝光，则出现了这样的问题：挡光的定时被以几乎固定的方式设置下来，快门速度(与对一个帧的图像信号进行获取的电荷积累时间相对应)的灵活性受到了限制。
具体而言，例如假定下面的情况。快门叶片被构造成使得光在叶片的180°范围内被阻挡，而在另外180°范围内不受阻挡。另外，快门每一帧旋转一周。在此情况下，在一帧中，成像元件能够接收光的最大时间长度大约是一帧时间长度的一半，可能无法将成像元件曝光比该最大时间长度更长的时间长度。
可以通过将快门叶片挡光的角度范围设定成小于180°来延长一帧时间长度内的曝光时间长度。但是，如果快门叶片挡光的角度范围被设定得更小，则一帧的时间长度内光受到阻挡的时间长度也相应地缩短，造成了这样的问题：挡光时间长度不足以读出成像元件中获取的信号。
尤其是，近年来，越来越多地出现这样的情况：由这种视频摄像机用称为变速摄影(variable speed ramping)的拍摄方法来执行拍摄。变速摄影指的是这样的方式：从用固定的每秒帧数(例如用于电视广播所用视频的30帧/秒和用于电影的24帧/秒)进行拍摄开始，有差异地用平滑改变的帧速率(帧/秒，下文中称为FPS)执行拍摄。
例如，如果通过变速摄影对行走的人进行拍摄，并用固定的帧数进行再现，则可以进行鲜明的视频呈现，例如这样的视频呈现：这个人在远侧行走时行走缓慢，但是突然迅速地经过近处。通过对用户接口(UI，例如拨号盘)进行操作，用户常常能够实时地改变FPS。另外，例如还采用预先对FPS改变曲线进行编程并执行该程序的方案。
在这种变速摄影中，取决于成像周期的设定，快门叶片常常是一个障碍。
本发明希望能够有利地由机械式快门使成像元件对光隔离，同时保持帧周期、快门速度和曝光时间的灵活性。
发明内容
根据本发明的一种实施例，提供了一种成像装置，包括：成像元件，构造成对经过镜头入射的对象光执行光电转换并产生成像信号；成像控制器，构造成对从成像元件读出成像信号进行控制，并对由成像元件进行成像的帧周期的设定改变进行控制。
此外，还准备第一和第二快门部件。它们布置在经过镜头入射的图像光的光路上，并且各自能够设定使成像元件上的入射光被阻挡的状态以及使成像元件上的入射光不被阻挡的状态。另外，用于对第一和第二快门部件进行控制的快门控制器根据由成像控制器设定的成像定时，来设定由第一快门部件阻挡光路的定时以及由第二快门部件阻挡光路的定时。
由于这种构造，通过快门控制器中对由两个快门部件阻挡光路的状况进行的设定，提高了设定由这些快门部件对光路进行阻挡的时间长度及定时的灵活性。例如，通过调节由两个快门部件形成的角度并从而将挡光角设定得较小，一帧成像周期中未由这些快门部件挡光的时间长度被增大。即，所谓的快门速度可以被设置得较低。另一方面，通过对两个快门部件形成的角度进行调节并从而将挡光角设定得较大，一帧成像周期中由这些快门部件挡光的时间长度被增大，使得挡光能够对应于高快门速度。因此，根据本发明实施例的构造适用于这样的成像装置：该装置能够改变由成像元件成像的曝光时间和帧速率的设定。
在本发明的这种实施例中，由于该构造使得能够调节由两个快门部件对至成像元件的光路进行阻挡的状况，所以挡光时间与曝光时间之间的比率可以被调节，这样能够自由地设定对于此时的帧速率、快门速度等适合的状态。尤其是，如果还使用电子快门，则甚至对于提供了机械式快门的曝光同时性这种优点的两个快门部件，也可以在0°至270°的宽调节范围中改变曝光孔径角。在现有技术中，为了获得0°至180°以上的曝光孔径角调节范围，需要三个或更多个快门部件。相反，本发明的实施例可以简化构造。
由于可以简化构造，所以可以相应地对成像装置获得成本降低、重量减轻和可靠性提高。此外，旋转部件的结构的简化和减重还能够降低旋转驱动所需的电能，从而能够实现成像装置的耗电减少。此外，还可以容易地对帧周期的突然改变进行处理，从而能够使视频呈现的范围更宽。
附图说明
图1的框图示出了根据本发明一种实施例的系统的构造示例；
图2的示意图示出了根据本发明一种实施例的快门叶片的结构示例；
图3的分解示意图示出了根据本发明一种实施例的快门叶片；
图4A至图4C的示意图示出了根据本发明一种实施例由两个快门叶片形成的角度的示例；
图5A至图5F的定时图示出了根据本发明一种实施例的成像定时的示例(FPS＝30，θ＝270°)；
图6A至图6E的定时图示出了根据本发明一种实施例的成像定时的示例(FPS＝60，θ＝180°)；
图7的示意图示出了具有本发明实施例的背景结构的快门叶片的示例；
图8A至图8C的示意图示出了图7的快门叶片所形成的角度的示例；
图9A至图9D的定时图示出了对于图7的结构示例的成像定时(FPS＝60，θ＝180°)；
图10A至图10D的定时图示出了对于图7的结构示例的成像定时(FPS＝30，θ＝180°)。
具体实施方式
下面将参照附图以如下顺序对本发明的一种实施例进行说明。
1.成像装置的整体构造示例(图1)
2.作为背景知识的快门机构的说明(图7至图10D)
3.本实施例的快门机构的说明(图2至图4C)
4.本实施例的成像状态示例(图5A至图5F以及图6A至图6E)
5.本实施例的修改示例的说明
[成像装置的整体构造示例]
图1是示出根据本实施例的成像装置构造示例的示意图。本实施例的成像装置被连接到相机控制单元10(下文中称为CCU 10)。例如根据高分辨率串行数字式接口(HD-SDI)标准，视频信号和控制信号在成像装置与CCU 10之间交换。
与成像装置进行成像的帧周期相对应的帧同步频率由从CCU 10传输的信号来确定。该帧同步频率不仅用在成像装置中，而且还统一用在连接到成像装置的记录/再现装置和显示装置(二者均未示出)。
与由成像元件2进行成像的帧速率(FPS)有关的信息也从CCU 10传输。
如果帧同步频率被定义为P_F，则以如下所示关系利用帧同步频率P_F与FPS：
P_F≥FPS
例如，在能够以240P(240帧/s逐行)进行驱动的成像装置的情况下，帧同步频率被设定为240P。在此情况下，FPS的值由用户设定为1至240P的范围中的任何值。在P_F等于FPS时，帧同步频率P_F与视频信号之间的相位关系可以固定在特定的相位关系。但是，当P_F不等于FPS时，该相位关系可以不被锁定。即，相位关系大体上可以看作不定的，FPS的值可以在低于帧同步频率P_F的范围内自由地设定而不受到P_F的限制。
图1所示成像装置包括镜头1、成像元件2以及快门叶片31和32，所述成像元件2对经过镜头1入射的对象图像光执行光电转换从而产生视频信号，快门叶片31和32用于以预定间隔对成像元件2的图像区域执行曝光和挡光。作为快门叶片31和32，设有第一快门叶片31和第二快门叶片32。这两个快门叶片形成的角度可以被调节。
第一快门叶片31由第一电动机21驱动旋转。第二快门叶片32被构造成使得与第一快门叶片31形成的角度由第二电动机22设定。各个快门叶片31、32及其周边构造的细节将在下文中说明。
各个快门叶片31、32的旋转角位置由快门位置检测器6来检测。对于快门位置检测器6，例如，围绕快门叶片31和32设置具有预定图案的反射膜，光被发射到反射膜上。快门位置检测器6检测发射光的返回光，从而检测旋转角位置。也可以采用这样的构造：由快门位置检测器6检测第一快门叶片31的旋转角位置，由另一个传感器或机构检测第二快门叶片32的旋转角位置。
第一电动机21和第二电动机22的驱动由快门控制器5来控制。由快门位置检测器6检测到的、关于快门叶片31和32的旋转角的信息被供给快门控制器5。
成像装置还包括对成像元件2的操作进行控制的成像元件控制器7、信号处理器8、发送器/接收器9、串行输入/输出(I/O)编码器11、相位补偿器12、压控振荡器13以及定时控制器14。成像元件控制器7以由快门控制器5表示的帧周期和定时通过成像元件2执行成像。由成像元件2获得的成像信号被供给信号处理器8。
信号处理器8对于从成像元件2读出的成像信号执行：箝位(clamp)处理，用于将各个像素的信号的黑电平(black level)固定在恒定的基准值；边缘强化处理，用于突出轮廓；伽马校正，用于将伽马值调整成与显示装置的伽马特性相符；等等。由信号处理得到的信号作为视频信号以预定格式从发送器/接收器9传输到外部。
除了用于这些种类处理的模块之外，信号处理器8还具有：同步信号分离器81，用于从从成像元件2输出的视频信号分离出同步信号；帧存储器82，其储存与一个屏幕对应的视频信号；以及同步信号分离器83，其对从CCU 10传输的返回视频上叠加的同步信号进行分离。
同步信号分离器81通过将叠加在输入视频信号上的同步代码(例如SAV(有效视频起始)和EAV(有效视频结束))分离而产生同步信号，并将视频信号和同步信号供给帧存储器82。帧存储器82例如由异步先入先出(FIFO)存储器形成，并以利用从同步信号分离器81供给的同步信号来保持帧同步的方式写入视频信号。
另一方面，从帧存储器82读出视频数据是与从CCU 10供给的帧同步信号同步地执行的。读出视频信号时的处理的详细情况将在下文中说明。
发送器/接收器9将从信号处理器8中的帧存储器82读出的视频信号转换成频率复用信号(例如HD-SDI信号)，并将该信号发送给CCU 10。另外，发送器/接收器9还执行对从CCU 10传输的频率复用信号进行编码的编码处理。发送器/接收器9将通过编码所获得的视频信号输出到同步信号分离器83，并将描述了FPS信息等的串行数据输出到串行I/O编码器11。串行I/O编码器11将输入的串行数据写入到需要该串行数据的信息的模块。在以串行数据的形式传输FPS信息时，串行I/O编码器11将FPS信息供给快门控制器5。
同步信号分离器83对叠加在视频信号上的同步代码(例如SAV和EAV)进行分离，从而提取水平同步信号H和帧同步信号F。同步信号分离器83将所提取的水平同步信号H输出到定时控制器14和相位补偿器12，并将帧同步信号F输出到定时控制器14。定时控制器14产生自由运转(free-running)水平同步信号PH并将其输出到相位补偿器12，所述自由运转水平同步信号具有与从同步信号分离器供给的水平同步信号H相同的周期。
相位补偿器12检测从同步信号分离器83输入的水平同步信号H与从定时控制器14输入的自由运转水平同步信号PH之间的相位差。相位补偿器12产生取决于所检测到的相位差的电压，并将该电压供给压控振荡器13。压控振荡器13根据所供应的电压而改变振荡频率，从而执行调节，例如将从同步信号分离器83输入的水平同步信号H与自由运转水平同步信号PH之间的相位差消除。此外，压控振荡器13还向定时控制器14、帧存储器82和快门控制器5输出系统时钟CK，所述系统时钟CK具有使相位被锁定到水平同步信号H的振荡频率。
由同步信号分离器83分离的帧同步信号F还被输入到定时控制器14。即，定时控制器14不仅与从CCU 10传输的水平同步信号H同步、而且与帧同步信号F同步地工作。此外，定时控制器14将相位调节所得的水平同步信号PLH和帧同步信号PLF供给帧存储器82和快门控制器5。
[作为背景知识的快门机构的说明]
在对图1所示快门叶片31和32的结构进行说明之前，下面将参照附图7至附图10D对背景结构进行说明，该背景结构对使用两个快门叶片的这种成像装置的成像进行控制。
图7示出了这种用两个快门叶片获得的一种大体结构示例。
具体而言，制备分别具有半圆形状(即具有180°的挡光角)的第一快门叶片110和第二快门叶片120。旋转轴被插入到快门叶片110和120的中心部分111和121中，这些快门叶片由电动机(未示出)驱动旋转。由两个叶片110和120形成的角度可以被调节。
图8A至图8C示出了由这些快门叶片110和120改变的挡光角和孔径角。在图8A至图8C中，为了进行描述，所示两个快门叶片110和120彼此略微偏离。但是实际上，它们布置在同一轴线上。
图8A示出了这样的示例：两个快门叶片110和120重叠成具有相同的角度范围。如果在此状态下驱动这两个快门叶片110和120旋转，则快门叶片以180°的孔径角θOP旋转。由于孔径角θOP为180°，所以在这些快门叶片回转一次的时间长度的一半期间获得开启状态，而在剩余一半期间光被阻挡。图8A所示的状态对应于提供了最高孔径比(aperture ratio)的状态。
图8B示出了这样的示例：两个快门叶片110和120重叠了90°的区域。如果在此状态下驱动这两个快门叶片110和120旋转，则这些快门叶片以90°的孔径角θOP旋转。由于孔径角θOP为90°，所以在快门叶片回转一次的时间长度的四分之一期间获得开启状态，而在剩余的四分之三期间光被阻挡。
图8C示出了这样的示例：两个快门叶片110和120被完全张开。如果在此状态下驱动这两个快门叶片110和120旋转，则这些快门叶片以0°的孔径角θOP旋转。由于孔径角θOP为0°，所以光被快门叶片完全阻挡。
图9A至图9D的示意图示出了将图7和图8A至图8C所示两个快门叶片110和120布置在成像元件2前方的光路上进行的成像中的定时。在图9A至图9D的示例中，帧速率(FPS)被设定为60。
图9A示出了这样一种示例：两个快门叶片110和120重叠成具有与图8A所示一样的角度范围，从而将孔径角θOP设定在180°，并且成像元件每对一个帧成像一次，快门叶片110和120回转一次。在图9A的示例中，作为一个帧周期(1/60秒)的一半的1/120秒对应于挡光周期，而作为剩下那一半的1/120秒对应于成像元件的曝光周期。
图9B示出了这样一种示例：两个快门叶片110和120被设定成具有图8B所示的角度范围，从而将孔径角θOP设定在90°，并且成像元件每对一个帧成像一次，快门叶片110和120回转一次。在图9B的示例中，作为一个帧周期(1/60秒)的四分之三的1/80秒对应于挡光周期，而作为剩下的四分之一个周期对应于成像元件的曝光周期。
图9C示出了这样一种示例：两个快门叶片110和120被设定成具有图8C所示的角度范围，从而获得孔径角θOP≈0°的关系(在这种示例中，这表示孔径角θOP非常接近0°的状态)，并且成像元件每对一个帧成像一次，快门叶片110和120回转一次。在图9C的示例中，在一个帧周期结束处非常短的时间执行曝光，在剩余的时间长度内光被阻挡，并且非常高速度的电子快门被设定。
如图9D所示，无论所设定的挡光周期如何，都在1/120秒(一个帧周期的前一半)期间执行来自成像元件的成像信号的读出，从而可以在挡光周期中读出成像信号。
图10A至图10D的示意图示出了在图7和图8A-图8C所示的两个快门叶片110和120被暴露于成像元件2之前的光路中并且帧速率(FPS)被设定为30的情况下进行的成像中的定时。
图10A示出了孔径角θOP被设定到180°的示例。在图10A的示例中，作为一个帧周期(1/30秒)的一半的1/60秒对应于挡光周期，剩下那一半的1/60秒对应于成像元件的曝光周期。
图10B示出了孔径角θOP被设定到90°的示例。在图10B的示例中，作为一个帧周期(1/30秒)的四分之三的1/40秒对应于挡光周期，剩下那四分之一的时间长度对应于成像元件的曝光周期。
图10C示出了孔径角θOP被设定为几乎0°的示例。在图10C的示例中，只在一个帧周期结束时的很短时间执行曝光，而在剩余的时间长度内光都被阻挡，设定了非常高速的电子快门。
如图10d所示，无论所设定的挡光周期的长度如何，都在一个帧周期前一半的1/120秒期间执行从成像元件读出成像信号，从而可以在挡光周期中读出成像信号。
如上所述，如果准备分别具有180°挡光角的快门叶片110和120，并执行成像使得由这两个快门叶片110和120形成的角度得到调节，则即使在图9A和图10A所示的状态下也有50％的孔径比，这对应于最高的孔径比。因此，在FPS为60时，最低的快门速度提供了1/120秒作为一个帧中的曝光时间。在FPS为30时，最低的快门速度提供了1/60秒作为一个帧中的曝光时间。这些曝光时间是不足的。
为了解决这个问题，例如可以如专利文献2中那样将快门叶片的数目增大到三个，并通过对这三个快门叶片的旋转周期进行控制来调节挡光周期。但是，增大快门叶片的数目使得机构更加复杂，这是不利的。
本实施例提出了一种成像装置，该装置包括对这个问题给出了解决方案的快门叶片。
[本实施例的快门机构的说明]
下面将参照图2至图4C，对图1所示成像装置中包含的本实施例的快门机构的详细情况进行说明。
图2的示意图示出了具有本实施例的结构的快门叶片31和32被布置在光路上的状态。这种示例的两个快门叶片31和32各自的挡光角被设定为90°。
如图2所示，第一快门叶片31的旋转中心31a通过旋转轴23连接到第一电动机21，第一快门叶片31由该第一电动机21驱动旋转。第二电动机22附装到第一快门叶片31。第二快门叶片32的旋转中心32a通过旋转轴24连接到该第二电动机22。旋转轴23和旋转轴24同轴地布置。
第一电动机21由例如响应于施加电压而回转的电动机形成，并驱动第一快门叶片31以及附装到第一快门叶片31的第二快门叶片32进行旋转。第二电动机22由例如步进电动机形成，其回转角度取决于所施加的信号，从而调节第二快门叶片32相对于第一快门叶片31的角位置。
如图2所示，两个快门叶片31和32通过在它们的旋转中经过镜筒1的后端(back end)与成像元件2的光接受表面之间的光路而阻挡光。当叶片31和32不在该光路上时，获得开启状态，因而成像元件2被曝光。
图3是两个快门叶片31和32的分解图。在图3的图示中，快门叶片31和32的旋转中心31a和32a彼此分开。
第一快门叶片31具有四分之一个圆的形状，其挡光角θ1为90°。第二快门叶片32也具有四分之一个圆的形状，其挡光角θ2为90°。
图4A至图4C示出了本示例的这些快门叶片31和32改变挡光角和孔径角的示例。通过由图1所示的快门控制器5对第二电动机22的驱动进行控制，来执行挡光角和孔径角的改变过程。在图4A至图4C中，两个快门叶片31和32被图示为彼此略微偏离以便说明。但是实际上它们被布置为重叠在同一轴线上。
图4A示出了两个快门叶片31和32重叠成具有相同角度范围的示例。如果在此状态下驱动两个快门叶片31和32旋转，则这些快门叶片以270°的孔径角θOP旋转。由于孔径角θOP为270°，所以在这些快门叶片一次回转的时间长度的四分之三期间获得开启状态，而在剩余的四分之一时间长度内光被阻挡。图4A所示状态对应于提供了最高孔径比的状态。
图4B示出了两个快门叶片31和32部分地重叠、孔径角θOP被设定为225°的示例。由于孔径角θOP为225°，所以在这些快门叶片一次回转的时间长度的5/8期间获得开启状态，而在剩余的3/8时间长度内光被阻挡。
图4C示出了两个快门叶片31和32完全张开的示例。如果在此状态下驱动两个快门叶片31和32旋转，则这些快门叶片以180°的孔径角θOP旋转。由于孔径角θOP为180°，所以在这些快门叶片一次回转的时间长度的一半期间获得开启状态，而在剩下的一半时间长度内光被阻挡。
[本实施例的成像状态示例]
参照图5A至图5F以及图6A至图6E，下面对具有图1的构造的成像装置中成像操作的示例进行说明，该成像装置中包含了具有图2至图4C所示结构的快门叶片31和32。
图5A至图5F和图6A至图6E示出了这些快门叶片31和32以每一帧回转一次的周期进行旋转的示例。
在图5A至图5F的示例中，作为帧频率的FPS被设定为30，快门叶片31和32的孔径角θOP被设定到270°。如图5A所示，每个帧周期中的第一个1/120秒对应于由快门叶片31和32挡光的周期，而剩下的1/40秒对应于曝光周期，在该周期中光路不被阻挡。
图5B至图5E示出了成像元件中的电子快门控制状况的示例，该状况可以根据快门叶片31和32的旋转来设定。具体而言，图1所示的成像元件2能够通过从成像元件控制器7接受与每帧中曝光开始的定时有关的指令，对积累光接受信号的时间长度进行控制。根据该控制所进行的处理被成为电子快门。
图5B至图5E所示的各个脉冲表示上述曝光开始。在供应该脉冲之前图像元件2中积累的信号被抛弃，从供应该脉冲的时刻(表示曝光开始)开始至帧周期结束的这段时间长度作为曝光周期。如图5F所示，每个帧周期中积累的信号被在下一个帧周期的开始部分处的成像器读出周期中针对每条水平线依次读出。这个成像器读出周期被设定在由快门叶片31和32对成像元件挡光的时间长度内，如图5A所示。
下面将与对电子快门的定时进行设定有关的各个状态进行说明。如图5B所示，如果一个帧周期中成像元件的曝光率(exposure rate)被设定为3/4，则在由快门叶片31和32挡光结束时产生曝光开始脉冲。在此情况下，一帧中的曝光时间为1/40秒，这等同于设定了具有1/40秒的快门释放时间的电子快门的状态。
图5C示出了一个帧周期中曝光率被设定为1/2的示例。在该示例中，在从帧周期的开始经过1/60秒之后产生曝光开始脉冲。在此情况下，一帧中的曝光时间为1/60秒，这等同于设定了具有1/60秒的快门释放时间的电子快门的状态。
图5D示出了一个帧周期中曝光率被设定为1/4的示例。在该示例中，在从帧周期的开始经过1/40秒之后产生曝光开始脉冲。在此情况下，一帧中的曝光时间为1/120秒，这等同于设定了具有1/120秒的快门释放时间的电子快门的状态。
图5E示出了一个帧周期中曝光率被设定为零的示例。在该示例中，在从帧周期的开始经过约1/30秒之后产生曝光开始脉冲，从而设定了非常短的曝光周期。这等同于设定了非常高速的电子快门的状态。
在图6所示的示例中，作为帧频率的FPS被设定为60，快门叶片31和32的孔径角θOP被设定到180°。如图6A所示，每个帧周期中的第一个1/120秒对应于由快门叶片31和32挡光的周期，而剩下的1/120秒对应于曝光周期，在该周期中光路不被阻挡。
图6B至图6D示出了成像元件中的电子快门控制状况的示例，该状况可以根据快门叶片31和32的旋转来设定。
图6B至图6D所示的各个脉冲表示上述曝光开始。从供应该脉冲的时刻(表示曝光开始)开始至帧周期结束的这段时间长度作为曝光周期。如图6E所示，每个帧周期中积累的信号被在下一个帧周期的开始部分处的成像器读出周期中针对每条水平线依次读出。这个成像器读出周期被设定在由快门叶片31和32对成像元件挡光的时间长度内，如图6A所示。
下面将与对电子快门的定时进行设定有关的各个状态进行说明。如图6B所示，如果一个帧周期中成像元件的曝光率被设定为1/2，则在由快门叶片31和32挡光结束的时刻产生曝光开始脉冲。在此情况下，一帧中的曝光时间为1/120秒，这等同于设定了具有1/120秒的快门释放时间的电子快门的状态。
图6C示出了一个帧周期中曝光率被设定为1/4的示例。在该示例中，在从帧周期的开始经过1/80秒之后产生曝光开始脉冲。在此情况下，一帧中的曝光时间为1/240秒，这等同于设定了具有1/240秒的快门释放时间的电子快门的状态。
图6D示出了一个帧周期中曝光率被设定为零的示例。在该示例中，在从帧周期的开始经过约1/60秒之后产生曝光开始脉冲，从而设定了非常短的曝光周期。这等同于设定了非常高速的电子快门的状态。
由图5A至图5F以及图6A至图6E可见，通过准备本示例的快门叶片31和32并对由两个快门叶片31和32形成的角度进行调节，增强了可设定的帧速率以及电子快门速度的灵活性。具体而言，在设定了较低的帧速率时，可以通过使两个快门叶片31和32彼此重叠来将孔径角设置得较大(例如至270°)，来设定最小的快门速度，例如图5A至图5F所示。
另一方面，在设定了较高的帧速率时，通过增大由这些快门叶片形成的挡光角，可以确保较长的时间长度，作为由两个快门叶片31和32造成的挡光周期中从成像元件读出信号的时间长度。这使得成像元件即使对于高的帧速率也可以进行处置。
以此方式，通过准备根据本实施例各自具有90°的挡光角的两个快门叶片31和32并使两个快门叶片31和32形成的角度可调，能够实现既增强电子快门速度的灵活性又实现帧速率的改变。这具有以下优点：具有帧速率改变功能的成像装置可以有利地设有机械式旋转快门。与具有图7结构的操作示例相比可见，对于各个帧速率，可以采用利用图7所示各自具有半圆形状的两个快门叶片所不能获得的电子快门速度。
在本实施例中，通过基于两个快门叶片31和32的简单构造，曝光孔径角可以在0°至270°的宽调节范围内改变。在现有技术中，为了实现高于0°至180°范围的曝光孔径角调节范围，需要三个或更多个快门部件，如专利文献2等所述。相反，本实施例具有这样的优点：利用更简单的构造即可使曝光孔径角的调节范围更宽。由于可以简化构造，所以相应地可以实现成像装置的成本降低、重量减轻以及可靠性提高。此外，对旋转部件的结构进行简化和减重还能够减烧旋转驱动所需的电能，这可以减少成像装置的电能消耗。此外，还可以容易地对帧周期的突然改变进行处理，这能够使视频呈现的范围更宽。
[本实施例的修改示例的说明]
在上述实施例中，采用了两个快门叶片，它们各自具有四分之一个圆的形状(即90°的中心角)。但是，它们也可以具有其他类似的角度和形状。不像图3所示那样，两个快门叶片的形状不一定要彼此完全相同。
此外，在上述实施例中，限定了第二快门叶片的角度的电动机布置在第一快门叶片上。但是，也可以利用其他的构造来对两个快门叶片形成的角度进行调节。
此外，图5A至图5F和图6A至图6E所示的驱动示例分别只是优选示例，因此也可以设定其他的帧速率、电子快门速度等。
本申请包含与2008年7月18日提交给日本专利局的日本在先专利申请JP2008-187842所公开的内容有关的主题，该申请的全部内容通过引用方式结合于此。
本领域技术人员应当理解，在所附权利要求及其等同情况的范围内，可以根据设计需要及其他因素产生各种变更、组合、子组合和替换形式。

Claims (5)

1.一种成像装置，包括：
成像元件，构造成对经过镜头入射的对象光执行光电转换并产生成像信号；
成像控制器，构造成对从所述成像元件读出所述成像信号进行控制，并对由所述成像元件进行成像的帧周期的设定改变进行控制；
第一快门部件和第二快门部件，构造成布置在经过所述镜头入射的图像光的光路上，并且各自能够设定使所述成像元件上的入射光被阻挡的状态以及使所述成像元件上的入射光不被阻挡的状态；以及
快门控制器，构造成根据由所述成像控制器设定的帧周期以及成像定时，来设定由所述第一快门部件阻挡所述光路的定时以及由所述第二快门部件阻挡所述光路的定时。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中：
所述第一快门部件和所述第二快门部件围绕预定旋转轴旋转，并能够通过该旋转而设定使所述光路被阻挡的状态以及使所述光路不被阻挡的状态；并且
由所述第一快门部件挡光的旋转角度范围与由所述第二快门部件挡光的旋转角度范围之间的重叠状态是可调的。
3.根据权利要求2所述的成像装置，其中：
设有驱动所述第一快门部件旋转的第一驱动器，并且对所述第二快门部件相对于所述第一快门部件的角位置进行调节的第二驱动器附装到所述第一快门部件。
4.根据权利要求2所述的成像装置，其中：
所述第一快门部件和所述第二快门部件各自在约90°的旋转角度范围中阻挡光，并且如果所述第一快门部件与所述第二快门部件之间的重叠程度最低，则其在约180°的旋转角度范围内共同阻挡光。
5.根据权利要求2所述的成像装置，其中：
在光被所述第一快门部件和所述第二快门部件阻挡期间，所述成像控制器执行对由所述成像元件中的像素接受光而产生的信号的读出。
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