CN102098435A - 摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供摄像装置，能够缩短从实时取景状态起的静态图像摄影的时滞，并且还能降低曝光不均。该摄像装置具有：CMOS传感器(15)，其具有配置有像素的摄像面；前帘(14f)，其在上紧状态下以非遮光状态退避到摄像面的一端侧，从上紧状态起向摄像面的另一端侧移动，移动后，在另一端侧以非遮光状态再次退避；前帘电子快门(esf)，其与前帘(14f)的移动动作联动地对被遮住光的像素进行复位；以及后帘(14r)，其在上紧状态下以非遮光状态退避到摄像面的一端侧，从上紧状态起向与前帘(14f)相同的移动方向移动，移动后实现遮光状态，从由前帘(14f)实现的曝光开始到由后帘(14r)实现的曝光结束的时间是曝光时间。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及将机械快门与前帘电子快门组合来进行曝光的摄像装置。

背景技术

单反类型的数字照相机大多通过采用了焦平面快门的快门机构来进行静态图像的摄影。参照图15～图20对利用具有这种快门机构的数字照相机进行实时取景的状态下拍摄静态图像时的一般动作进行说明。这里，图15是示出处于实时取景状态时的快门机构的状况的图，图16是示出在静态图像摄影前利用前帘114f来实现遮光状态时的快门机构的状况的图，图17是示出使前帘114f移动而开始曝光时的快门机构的状况的图，图18是示出使后帘14r移动而结束曝光后读出摄像数据时的快门机构的状况的图，图19是示出使后帘14r恢复为上紧(charge)状态时的快门机构的状况的图，图20是示出在进行实时取景的过程中拍摄静态图像时的快门动作的时序图。另外，在这些图所示的例子中，例如采用CMOS传感器15作为摄像元件。

设置在CMOS传感器15的光路前方的焦平面快门一般构成为具有前帘114f和后帘14r。

在这样的结构中，如图15以及图20所示，在处于实时取景状态时，前帘114f成为从摄影光路上退避而未进行快门上紧的状态，后帘14r成为从摄影光路上退避且进行了快门上紧的状态。

当在该图15所示的状态下进行了释放操作时，如图16以及图20所示，首先，前帘114f被上紧。由于只要前帘114f进行了该上紧就足够了(即，无需对后帘14r进行上紧)，所以与在曝光后进行上紧的情况相比，能够在略短的时间内进行该上紧。这样，当完成上紧时，实现了由前帘114f对CMOS传感器15进行遮光的状态。并且，在该遮光状态下，CMOS传感器15的所有像素被统一地复位。

接着，如图17以及图20所示，释放前帘114f而使其移动，即伴随着前帘114f的退避，开始进行曝光。

然后，在从前帘114f被释放起经过了预定的曝光时间时，如图20所示，释放后帘14r而使其移动，即伴随着后帘14r的移动，结束曝光。

这样，在后帘14r的移动结束后，在图18所示的、由后帘14r对CMOS传感器15的整个摄像面进行遮光的状态下，从CMOS传感器15中读出摄像数据。如果前帘114f与后帘14r的移动特性相同，则这样获得的摄像数据是在图像的整个面上曝光时间均匀的图像的摄像数据。

在该摄像数据的读出结束后，如图19所示，可仅对后帘14r进行上紧来重新开始实时取景，或者如图20所示，可在对前帘114f以及后帘14r双方进行上紧后仅释放前帘114f，来重新开始实时取景。

在这样的将前帘114f以及后帘14r双方都设为机械快门的结构中，为了从实时取景状态起进行静态图像摄影，需要如下步骤：在进行释放操作后，暂时关闭前帘而实现遮光状态，然后再打开前帘开始曝光。这里，前帘114f的上紧是用电机等对用于使前帘114f移动的弹簧进行压缩的处理，因此需要较长的时间，从而导致从进行释放操作起到曝光结束为止的时滞(time lag)变大。

为了缩短该时滞，例如在日本特开2008-289037号公报中提出了将前帘设为电子快门的技术。参照图21～图25对这样的技术进行说明。这里，图21是示出处于实时取景状态时的快门机构的状况的图，图22是示出使前帘电子快门esf移动而开始曝光时的快门机构的状况的图，图23是示出使后帘14r移动而结束曝光后读出摄像数据时的快门机构的状况的图，图24是示出使后帘14r恢复为上紧状态时的快门机构的状况的图，图25是示出在进行实时取景的过程中拍摄静态图像时的快门动作的时序图。另外，在这些图所示的例子中，采用CMOS传感器15作为摄像元件。

在该结构中，如图21以及图25所示，在处于实时取景状态时，后帘14r处于从摄影光路上退避且进行了快门上紧的状态。

当在该图21所示的状态下进行了释放操作时，如图22以及图25所示，进行前帘电子快门esf的移动、即以CMOS传感器15的像素的行(line)为单位依次进行复位，开始曝光。此时的前帘电子快门esf的移动特性是根据作为机械式后帘快门的后帘14r的移动特性而设定的。

然后，在从前帘电子快门esf的移动起经过了预定的曝光时间时，如图23所示，释放后帘14r而使其移动，即伴随着后帘14r的移动结束曝光。

在这样地结束了后帘14r的移动之后，在图23所示的、由后帘14r对CMOS传感器15的整个摄像面进行遮光的状态下，从CMOS传感器15中读出摄像数据。

在该摄像数据的读出结束后，如图24所示，可对后帘14r进行上紧而重新开始实时取景。

与将前帘及后帘双方均设为机械快门的结构相比，这种前帘电子快门esf与作为机械快门的后帘14r的组合具有不需要对前帘进行上紧(特别是不需要在曝光前对前帘进行上紧)、可缩短释放时滞的优点。

但是，对于电子快门与机械快门的组合而言，难以使每行的曝光时间高精度地一致。现对这点进行说明。

首先，图26是示出摄像面上的后帘投影位置随摄影镜头的出射光瞳的位置而变化的状况的图。并且，在该图26中，仅示出了由多个快门帘构成的后帘14r内的位于移动方向前端侧的1个快门帘。

如图26所示，作为机械快门的后帘14r被配置在与CMOS传感器15的摄像面相离的位置，即，后帘14r在与摄像面相距一定距离Lr的面上移动。因此，后帘14r的移动位置与摄像面上的曝光结束位置(利用后帘14r开始对摄像面进行遮光的位置)不一致，与后帘14r的移动位置对应地产生图示的Δxr的偏移。而且，该偏移量Δxr随摄影镜头的出射光瞳位置EXP而变化。出射光瞳位置EXP不仅因摄影镜头而不同，而且，即使是同一摄影镜头有时也会随对焦位置及变焦位置而变化。

与此相对，也可以考虑根据摄影镜头或者根据摄影镜头的对焦位置及变焦位置来始终掌握出射光瞳位置EXP，并根据该出射光瞳位置EXP来进行前帘电子快门的速度控制，但这样做不仅整个控制变得复杂，而且为了在每次摄影中均将前帘电子快门控制为期望的状态，需要大规模的驱动电路及昂贵的驱动时钟，从而传感器的成本及功耗增大。

何况对于出射光瞳位置未知的摄影镜头(没有出射光瞳位置的数据、或者不能与照相机主体进行通信的摄影镜头)，更不能进行校正。

这些是在采用与摄像面的距离大致相同的机械快门的前帘以及后帘的情况下不会产生的问题。

而且，由于在后帘14r的移动面与摄像面之间具有一定的距离Lr，所以，由后帘14r的边缘产生的光衍射将成为在图像上产生曝光不均的因素。这对于将前帘以及后帘双方均设为机械快门的情况而言，是不构成问题的现象，即：在均设为机械快门的情况下，在由前帘执行的曝光开始时与由后帘执行的曝光结束时，光衍射是大致相同地产生的，所以会相互抵消。

另外，如本发明实施方式的图11所示，前帘电子快门不是按照每一个水平的行的定时进行像素复位，而是以多个水平的行为单位统一进行像素复位。这是为了简化驱动电路且不需要昂贵的驱动时钟。因此，不能使前帘电子快门的因数字式切换引起的呈细微阶梯状的移动特性与作为机械快门的后帘的移动特性完全一致，在阶梯状的水平台阶部分中曝光时间将产生不连续性，因此在摄影图像数据中会产生如水平方向条纹图样那样的细微的曝光不均(亮度不均)。这也是由于将前帘设为电子快门而产生的问题。

而且，作为机械快门的后帘为利用上紧的弹簧的弹力而移动的构造，所以随着使用次数增多，移动特性会发生变化(后帘速度的耐久性变化)。与此相对，因为前帘电子快门的移动特性不会产生耐久性变化，所以即使在制造时使移动特性高精度地一致，当使用次数增多时，移动特性也会发生偏差，成为导致曝光不均的因素。在前帘以及后帘均是机械快门的情况下，可认为会产生大致相同的耐久性变化(进一步而言，构成为可获得相同的耐久性变化)，所以可认为前帘与后帘的移动特性的偏差不会很大，不易产生会对画质带来影响的程度的曝光不均。因此，上述曝光不均是由于仅将前帘设为电子快门而产生的问题。

这样，在从实时取景状态起的静态图像摄影中，在为了缩短从快门释放到曝光开始为止的时滞、而将后帘仍然设为机械快门、且仅将前帘设为电子快门的该情况下，将产生下述问题：由于在前帘也是机械快门时不会产生的各种原因的影响，会导致曝光时间根据不同的行而不同。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够在从实时取景状态起的静态图像摄影中缩短从快门释放到曝光开始为止的时滞、并且还能降低曝光不均的摄像装置。

简略而言，本发明某方式的摄像装置利用机械式前帘快门来开始曝光，利用机械式后帘快门来结束曝光，该摄像装置具有：摄像元件，其具有摄像面，在该摄像面上呈二维状地配置有蓄积与接收到的光量对应的量的电荷的像素；机械式前帘快门，其在上紧状态下，以不对所述摄像面进行遮光的状态退避到该摄像面的一端侧，从该上紧状态起向该摄像面的另一端侧移动，移动后，在所述另一端侧，以不对该摄像面进行遮光的状态再次退避；复位部，其与所述机械式前帘快门的移动动作联动地，对由该机械式前帘快门遮住光的位置处的像素进行复位；以及机械式后帘快门，其在上紧状态下，以不对所述摄像面进行遮光的状态退避到所述一端侧，从该上紧状态起向与所述机械式前帘快门相同的移动方向移动，移动后，实现对该摄像面进行遮光的状态，所述摄像元件的曝光时间是从利用所述机械式前帘快门开始曝光起到利用所述机械式后帘快门结束曝光为止的时间。

通过参照附图进行的后述的说明，能够更清楚地理解本发明的上述及其他的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是示出本发明实施方式1的摄像装置的电路结构等的框图。

图2是示出在上述实施方式1中处于实时取景状态时的快门机构的状况的图。

图3是示出在上述实施方式1中处于前帘移动状态时的快门机构的状况的图。

图4是示出在上述实施方式1中在后帘移动后进行摄像数据读出时的快门机构的状况的图。

图5是示出在上述实施方式1中在摄像后恢复为上紧状态时的快门机构的状况的图。

图6是示出在上述实施方式1中前帘开始移动、CMOS传感器的上端部处于遮光状态时的快门机构的状况的图。

图7是示出在上述实施方式1中前帘开始移动后CMOS传感器的上端部从遮光状态成为曝光状态时的快门机构的状况的图。

图8是示出在上述实施方式1中前帘在CMOS传感器的中央部移动时的快门机构的状况的图。

图9是示出在上述实施方式1中CMOS传感器的下端部因前帘而处于遮光状态时的快门机构的状况的图。

图10是示出在上述实施方式1中进行实时取景的过程中拍摄静态图像时的快门动作的时序图。

图11是局部放大地示出上述实施方式1中的前帘电子快门的动作的时序图。

图12是用于说明在上述实施方式1中、CMOS传感器上的曝光开始时刻随前帘的移动位置以及摄影镜头的出射光瞳位置而变动的图。

图13是示出在上述实施方式1中使前帘电子快门的移动位置相对于前帘的遮光区域中心偏移至移动方向后侧时的状况的图。

图14是示出在上述实施方式1中、即使在前帘的移动速度因耐久性变化而变慢时前帘电子快门也在被前帘遮住光的位置处移动的状况的图。

图15是示出在现有技术中处于实时取景状态时的快门机构的状况的图。

图16是示出在现有技术中在静态图像摄影前利用前帘来实现遮光状态时的快门机构的状况的图。

图17是示出在现有技术中使前帘移动而开始曝光时的快门机构的状况的图。

图18是示出在现有技术中使后帘移动而结束曝光后读出摄像数据时的快门机构的状况的图。

图19是示出在现有技术中使后帘恢复为上紧状态时的快门机构的状况的图。

图20是示出在现有技术中进行实时取景的过程中拍摄静态图像时的快门动作的时序图。

图21是示出在现有技术中处于实时取景状态时的快门机构的状况的图。

图22是示出在现有技术中使前帘电子快门移动而开始曝光时的快门机构的状况的图。

图23是示出在现有技术中使后帘移动而结束曝光后读出摄像数据时的快门机构的状况的图。

图24是示出在现有技术中使后帘恢复为上紧状态时的快门机构的状况的图。

图25是示出在现有技术中进行实时取景的过程中拍摄静态图像时的快门动作的时序图。

图26是示出在现有技术中摄像面中的后帘投影位置随摄影镜头的出射光瞳的位置而变化的状况的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[实施方式1]

图1～图14示出了本发明的实施方式1，图1是示出摄像装置11的电路结构等的框图。

该摄像装置11例如构成为数字照相机，其具有：包括聚焦镜头12a和光圈机构13的摄影镜头12、快门机构14、CMOS传感器15、聚焦控制部16、电机17、光圈控制部18、电机19、快门控制部20、快门控制装置21、TG电路22、信号处理电路23、数据总线24、AE处理部25、AF处理部26、图像运算部27、图像处理电路28、LCD驱动器29、LCD30、非易失性存储器31、内置存储器32、压缩解压缩部33、拆装存储器34、电源部35、输入部36以及主CPU 37。

摄影镜头12是用于在CMOS传感器15上成像出被摄体光学像的摄影光学系统。

聚焦镜头12a用于通过调节摄影镜头12的焦点位置来在CMOS传感器15上成像出对焦的光学像。

光圈机构13用于通过限制透过摄影镜头12的光束的范围来控制曝光。

快门机构14用于通过限制光束从摄影镜头12到CMOS传感器15的通过时间来控制曝光。其中，在本实施方式中，后帘为机械快门，前帘为机械快门与电子快门组合而成的快门。此时，前帘电子快门跟随着由作为机械快门的前帘遮光的部分而进行移动，即，机械式的前帘只要是局部地(这里，是以包含多个水平的行的方式局部地)对CMOS传感器15的摄像面进行遮光的快门帘就足够了(这里，水平的行是与前帘以及后帘的移动方向垂直的方向上的像素阵列)。因此，本实施方式的机械式的快门机构14构成为具有：作为机械式后帘快门的后帘14r，其能够针对通向CMOS传感器15的全部光束，控制光束的通过/非通过；和作为机械式前帘快门的前帘14f，其能够针对通向CMOS传感器15的光束中的至少一部分，控制光束的通过/非通过。这样，前帘14f的结构虽与后帘14r不同，但为了使移动特性及耐久性变化特性(老化特性)等与后帘14r尽量一致，例如采用同一特性的(具体而言是相同产品型号的)弹簧，或者附加平衡锤等而设定为与后帘14r相同的质量，使得在通过该弹簧进行移动时获得与后帘14r相同的加速度。这里，在本实施方式中，作为一例，举出了前帘14f能够针对通向CMOS传感器15光束中的一部分，控制光束的通过/非通过的结构，但不限于此，如后所述，也可以是这样的结构，即：前帘14f能够针对通向CMOS传感器15的全部光束，控制光束的通过/非通过。

CMOS传感器15是具有摄像面的摄像元件，在该摄像面上二维状地配置有蓄积与接收到的光量对应的量的电荷的像素。并且，CMOS传感器15对经由快门机构14由摄影镜头12成像出的被摄体光学像进行光电转换，生成并输出电子的图像信号。

聚焦控制部16根据主CPU 37的控制而执行以下控制：经由电机17驱动聚焦镜头12a，使其对焦。

光圈控制部18根据主CPU 37的控制而执行以下控制：经由电机19驱动光圈机构13，以成为与曝光值对应的光圈孔径。

快门控制部20根据主CPU 37的控制而执行以下控制：经由快门控制装置21驱动快门机构14，以成为与曝光值对应的曝光时间。

TG电路22根据主CPU 37的控制，输出用于驱动CMOS传感器15的定时信号。CMOS传感器15的电子快门(在本实施方式中特别是指通过进行像素复位来实现的前帘电子快门)是由该TG电路22根据主CPU37的控制而进行定时控制来实现的。

信号处理电路23构成为包括：用于进行相关双采样的CDS(Correlated Double Sampling)、用于放大信号电平的放大电路、以及用于将模拟信号转换为数字数据的ADC(Analog to Digital converter：AD转换器)等。并且，信号处理电路23的输出侧与数据总线24连接。因此，信号处理电路23经由该数据总线24将作为处理结果而得到的数字数据输出到例如内置存储器32和其他各个电路。

数据总线24与信号处理电路23、AE处理部25、AF处理部26、图像运算部27、图像处理电路28、LCD驱动器29、非易失性存储器31、内置存储器32、压缩解压缩部33、拆装存储器34以及主CPU 37进行了双向连接，用于相互收发控制信号及各种数据。

AE处理部25根据来自CMOS传感器15的摄影图像数据来计算AE评价值，并将计算结果输出至主CPU 37。

AF处理部26根据来自CMOS传感器15的摄影图像数据来计算AF评价值，并将计算结果输出至主CPU 37。

图像处理电路28对存储在内置存储器32中的摄影图像数据实施白平衡调整、边缘处理等处理，将作为处理结果的摄影图像数据再次存储到内置存储器32中。

图像运算部27对存储在内置存储器32中的摄影图像数据进行加法平均处理，并将作为其结果而得到的生成图像再次存储到内置存储器32中。

LCD驱动器29对作为液晶显示部的LCD 30进行驱动，显示从信号处理电路23输出的实时浏览(through)图像(由CMOS传感器15实时地拍摄的图像)。

非易失性存储器31是对由主CPU 37执行的各种处理程序、执行处理程序时所需的各种数据以及用户的设定数据等进行存储的记录介质。

内置存储器32是用于对处理中的摄影图像数据进行存储、并且还被用作主CPU 37进行处理时的存储器的例如易失性存储介质。

压缩解压缩部33对摄影图像数据进行压缩，将其存储到拆装存储器34中，并且对压缩后存储到拆装存储器34中的图像数据进行解压缩。

拆装存储器34是用于以非易失性的方式对处理后的图像数据(例如，压缩处理后的图像数据)进行记录的记录介质，例如是存储卡等，构成为可在摄像装置11上进行拆装。因此，该拆装存储器34也可以不是摄像装置11固有的结构。

电源部35构成为包括电池或干电池等，其按照与各个部分对应的电压来提供使主CPU 37等工作的电流、驱动电机17、19等的电流以及用于驱动LCD 30的电流等。

输入部36是操作输入单元，其构成为包括：用于使该摄像装置11的电源接通/断开的电源开关、用于进行摄影动作的摄影按钮以及用于进行摄影模式及实时取景模式的设定等的操作开关等。并且，在摄影镜头12是电动变焦镜头的情况下，该输入部36构成为还包括变焦开关。

主CPU 37对该摄像装置11整体的动作进行控制。例如，主CPU 37根据上述AF评价值，计算被摄体距离，控制聚焦控制部16，驱动电机17，并且根据上述AE评价值，计算光圈值以及曝光时间(快门速度)，控制光圈控制部18以及快门控制部20，驱动电机19以及快门控制装置21。并且，主CPU 37还通过TG电路22对CMOS传感器15的电子快门进行控制。除此以外，该摄像装置11还构成为可实时取景，主CPU 37根据来自输入部36的操作而控制为开始实时取景。

接着，参照图2～图11，对摄影时的快门动作进行说明。首先，图2～图5是示出快门机构14的动作概要的图。即，图2是示出处于实时取景状态时的快门机构14的状况的图，图3是示出处于前帘移动状态时的快门机构14的状况的图，图4是示出在后帘移动后进行摄像数据读出时的快门机构14的状况的图，图5是示出在摄像后恢复为上紧状态时的快门机构14的状况的图。另外，图10是示出在进行实时取景的过程中拍摄静态图像时的快门动作的时序图。

如上所述，快门机构14具有：作为机械式快门帘的前帘14f，其局部地对CMOS传感器15的摄像面进行遮光；以及作为机械式快门帘的后帘14r，其能够对CMOS传感器15的整个摄像面进行遮光。这些前帘14f以及后帘14r均是相同移动方向的快门帘，例如，与呈矩形状的CMOS传感器15的短边平行的方向(以下称为上下方向)为移动方向(这里假设是从上向下的移动方向)。并且，在各图所示的例子中，后帘14r由3个快门叶片构成，前帘14f由1个快门叶片构成。这里，构成前帘14f的快门叶片的上下方向的宽度小于CMOS传感器15的摄像面的上下方向的宽度(在图示的例子中，前帘14f的上下方向的宽度约为摄像面的上下方向的宽度的1/3)。并且，CMOS传感器15通过针对每行依次进行像素复位，由此作为前帘电子快门发挥功能。

在这样的结构中，如图2以及图10所示，在处于实时取景状态时，根据基于主CPU 37的指令的快门控制部20的控制，前帘14f以及后帘14r均处于从摄影光路上退避且被上紧快门的状态。

在该图2所示的状态下，当通过对输入部36的摄影按钮进行释放操作而进行了静态图像摄影的指示输入时，如图3以及图10所示，前帘14f进行移动，并且前帘电子快门esf与该前帘14f的移动联动地进行移动。

这里，参照图6～图9来进一步详细地说明前帘14f移动时的快门动作。图6是示出前帘14f开始移动、CMOS传感器15的上端部处于遮光状态时的快门机构14的状况的图，图7是示出在前帘14f开始移动后、CMOS传感器15的上端部从遮光状态变为曝光状态时的快门机构14的状况的图，图8是示出前帘14f在CMOS传感器15的中央部移动时的快门机构14的状况的图，图9是示出CMOS传感器15的下端部因前帘14f而处于遮光状态时的快门机构14的状况的图。

如图6所示，当前帘14f开始移动时，首先，CMOS传感器15的上端部成为遮光状态。然后，从上侧的行起，依次对由前帘14f遮光的CMOS传感器15上的像素进行复位。

更具体而言，该以行为单位的像素复位是如图11所示那样进行的。这里，图11是局部放大地示出前帘电子快门esf的动作的时序图。

在图11中，用单点划线示出的曲线是使后帘14r的移动曲线倒退了曝光时间后的曲线(即，曝光时间为0时的后帘14r的移动曲线)，示出了前帘电子快门esf的理想快门动作(理想曲线)。

与此相对，适合实用化的实际的前帘电子快门esf进行虚线所示的阶梯状的动作。在以包含多行的方式设定1个块、并以该块为单位进行像素复位时，时间t0例如对于全部块而言是固定的(但是，在允许控制变得稍微复杂的情况下，也可以将整个摄像面分割为多个块组，并使时间t0按照每个块组而不同)，其中，该时间t0表示该前帘电子快门esf的阶梯状曲线的水平方向(时间方向)长度。

这里，时间t0的一例是在读出摄像数据时读出1行的像素数据所需的水平同步信号的期间，但显然不限于此。并且，按照每个时间t0反复进行这样的动作：沿着单点划线所示出的理想曲线，在该时间t0内对应该复位的多个行同时进行复位。进行这样的阶梯状的复位动作的原因在于简化用于施加复位信号的电路结构，因此在不考虑这一点的情况下，也可以沿着理想曲线按每1行进行复位。

如图6所示，这样的前帘电子快门esf的移动是在由前帘14f实现的遮光部分中进行的。因此，前帘电子快门esf的移动开始时点处于以下范围内：在由摄影光形成的前帘14f的阴影的下端通过CMOS传感器15的上端的时点以后(与该时点同时或在该时点之后)(如果考虑上述的光衍射或动作时的误差等，优选的是之后的时点)、且在由摄影光形成的前帘14f的阴影的上端通过CMOS传感器15的上端的时点以前(与该时点同时或在该时点之前)(同样优选的是之前的时点)。

另外，此时，虽然CMOS传感器15的上端部以外的部分被照射了被摄体光，但对该光进行光电变换而产生的电荷在之后会被复位，所以不被用于生成图像。

接着，如图7所示，当前帘14f移动并已通过CMOS传感器15的上端部时，从CMOS传感器15的上端起向下依次开始曝光。即，曝光开始的定时是由作为机械式快门帘的前帘14f的(更具体而言，是摄影光的阴影的(以下同样))上端的通过定时来决定的。

并且，如图8所示，当前帘14f在CMOS传感器15的中央部移动时，前帘电子快门esf也是在由该前帘14f遮光的部分处移动。

同样，如图9所示，当前帘14f在CMOS传感器15的下端部移动时，前帘电子快门esf也是在由该前帘14f遮光的部分处移动。因此，前帘电子快门esf的移动结束的定时处于以下范围内：在前帘14f的下端通过CMOS传感器15的下端的时点以后(与该时点同时或在该时点之后)(与上述同样，优选的是之后的时点)、且在前帘14f的上端通过CMOS传感器15的下端的时点以前(与该时点同时或在该时点之前)(与上述同样，优选的是之前的时点)。

因此，在前帘电子快门esf的移动结束后，前帘14f的上端已通过了CMOS传感器15的下端，实现了CMOS传感器15的整个摄像面的曝光开始。

从如上述那样根据前帘14f上端的通过定时而开始了曝光起，当经过了由主CPU 37计算出的曝光时间时，开始后帘14r的移动。如上所述，前帘14f构成为其移动特性与后帘14r一致，因此CMOS传感器15上的各个行在曝光了相同曝光时间后，被后帘14r遮光。

在这样地结束了后帘14r的移动之后，在图4所示的、由后帘14r对CMOS传感器15的整个摄像面进行了遮光的状态下，从CMOS传感器15中读出摄像数据。如上所述，这样获得的摄像数据是在图像的整个面上曝光时间均匀的图像的摄像数据。

在摄像数据的读出结束后，如图5所示，使前帘14f以及后帘14r双方都恢复为上紧状态(上紧)。在该快门上紧结束后，如图2所示，可再次进行实时取景。

这样，作为机械式前帘快门的前帘14f在上紧状态下，以不对摄像面进行遮光的状态退避到摄像面的一端侧，从上紧状态开始向摄像面的另一端侧移动，移动后，在另一端侧以不对摄像面进行遮光的状态再次退避。

另外，作为复位部的由主CPU 37以及TG电路22实现的前帘电子快门esf与前帘14f的移动动作联动地，对被前帘14f遮住光的位置的像素进行复位。

并且，作为机械式后帘快门的后帘14r在上紧状态下，以不对摄像面进行遮光的状态退避到一端侧，从上紧状态起向与前帘14f相同的移动方向移动，移动后，实现对摄像面进行遮光的状态。

在这样的动作中，CMOS传感器15的曝光时间是从利用前帘14f开始曝光起到利用后帘14r结束曝光为止的时间。

接着，图12是用于说明CMOS传感器15上的曝光开始时刻随前帘14f的移动位置以及摄影镜头12的出射光瞳位置而变动的图。

如参照图26说明的那样，与后帘14r的移动位置对应地在移动位置与摄像面上的曝光结束位置(利用由摄影光形成的后帘14r的阴影而开始摄像面的遮光的位置)之间产生偏移量Δxr。

这对于前帘14f而言也是同样的，即，与前帘14f的移动位置对应地在移动位置与摄像面上的曝光开始位置(由摄影光形成的前帘14f的阴影通过后而开始摄像面曝光的位置)之间产生偏移量Δxf。

如果从CMOS传感器15的摄像面到前帘14f的距离Lf与到后帘14r的距离Lr大致相等，则这些偏移量Δxf和Δxr大致相等，而与从摄像面到出射光瞳位置EXP的距离Lexp无关。因此，在根据作为机械快门的前帘14f的移动定时来决定曝光开始定时的本实施方式的结构中，能够解决在采用前帘电子快门时产生的上述问题，即：因出射光瞳位置EXP的变化导致的曝光不均、因光衍射导致的曝光不均以及因曝光时间的不连续性导致的水平方向上条纹图样的曝光不均。而且，前帘14f与后帘14r的耐久性变化特性也构成为大致相同，因此，即使使用次数增多也不易因移动特性偏差导致曝光不均。

但是，前帘14f的移动特性会发生耐久性变化，与此相对，前帘电子快门esf的移动特性不会发生耐久性变化，因此，可以考虑这一点来对制造时的两个前帘的移动开始定时及前帘14f的移动方向的长度进行设计。

即，前帘14f的移动特性一般是向移动速度变慢的方向发生耐久性变化。因此，在制造时，以这样的方式进行调整即可，即，使得前帘电子快门esf的移动位置(进行像素复位的水平的行)是如下水平的行：该水平的行是由前帘14f遮住光的多个水平的行内的、相对于作为遮光中心的水平的行朝向与前帘移动方向相反的方向偏移后的位置处的行。图13是示出使前帘电子快门esf的移动位置相对于前帘14f的遮光区域中心偏移至移动方向后侧时的状况的图。通过在制造时进行这样的调整，即使在前帘14f的速度因耐久性变化而变慢的情况下，前帘电子快门esf也能够跟随着前帘14f所遮光的部分而进行移动。图14是示出即使在前帘14f的移动速度因耐久性变化而变慢的情况下前帘电子快门esf也在被前帘14f遮住光的位置处移动的状况的图。

而且，在考虑到前帘14f的耐久性变化会进一步变大的情况下，只要将前帘14f在移动方向上的长度A设计为预定长度以上即可。

这里，将从CMOS传感器15的摄像面到出射光瞳位置EXP的距离设为Lexp，将从摄像面到前帘14f的距离设为Lf。其中，距离Lexp有时根据每种摄影镜头或根据对焦位置及变焦位置而不同，所以采用了设计上可考虑的最短距离。另外，CMOS传感器15的摄像面被配置为相对于光轴O上下左右对称，从光轴中心到摄像面上端的距离设为15t。此时的Δxf的最大值Δxfmax为Δxfmax＝Lf×15t/Lexp。

另外，如图11所示，设前帘电子快门esf的、行数最大的块在上下方向(移动方向)上的长度为Lesfmax(该长度是根据最大行数×上下方向的像素间距来计算的)，其中，该前帘电子快门esf针对由多个行构成的每个块统一进行复位。并且，将通过耐久性试验等而预测的前帘14f的移动特性的最大劣化幅度(制造时估计出的在上下方向上从移动位置偏移的长度中的、从移动开始到移动结束的过程中的最大值，该值是在得到移动速度为最慢的预测值时产生的)设为Ldelay。此时，对前帘14f的移动方向长度A设定的预定长度以上的限制如下。

A≥2×Δxfmax+Lesfmax+Ldelay

另外，在前帘14f相对于光轴位于上侧和位于下侧这两种情况下均产生Δxfmax，因此乘以了2。

如果前帘14f构成为满足这样的条件，则即便使用次数多而致使前帘14f与前帘电子快门esf之间产生了移动特性的偏差，也能够使前帘电子快门esf的移动位置处于由前帘14f遮光的范围内。

另外，在以上说明中，叙述了前帘14f也可以是能针对通向CMOS传感器15的全部光束控制光束的通过/非通过的结构，而这样的结构满足针对前帘14f的移动方向长度A设定的上述预定长度以上的限制。并且，在采用了这样的可对整个摄像面进行遮光的尺寸的前帘时，还可取代CMOS传感器15，而例如采用CCD传感器来作为摄像元件。这样，摄像元件不限于CMOS传感器15。

根据这样的实施方式1，采用了在上紧状态下从通向摄像面的光束的光路上退避的部件来作为前帘14f，因此可在使前帘14f处于上紧状态的情况下进行实时取景。因此，在实时取景状态下进行静态图像摄影时，不需要使前帘暂时执行上紧动作，从而能够实现与仅由电子快门构成前帘时同样短的释放时滞。

并且，前帘电子快门esf跟随作为机械快门的前帘14f的移动动作，在由该前帘14f遮光的部分中移动而进行电荷复位，所以曝光开始的定时是由前帘14f决定的。因此，能够解决在利用电子快门来决定曝光开始定时时产生的问题，即：因出射光瞳位置EXP的变化导致的曝光不均、因光衍射导致的曝光不均以及因曝光时间的不连续性导致的水平方向上条纹图样的曝光不均。

而且，前帘14f与后帘14r的耐久性变化特性也构成为大致相同，因此即使使用次数增多也不易因移动特性偏差导致曝光不均。

并且，前帘电子快门esf不决定曝光开始的定时，即不会对曝光量带来影响，因此具有以下优点：可以增加被统一复位的块中包含的行的数量，并且不需要沿着理想曲线的高精度的移动速度控制。

除此之外，在制造时，在调整为使得前帘电子快门esf的移动位置相对于前帘14f的遮光区域中心偏移至移动方向后侧的情况下，即使前帘14f的移动速度变慢，也能够使前帘电子快门esf的移动位置处于遮光区域内，能够应对前帘14f的移动特性的耐久性变化。此时，如果对前帘14f的移动方向长度A设定上述预定长度以上的限制，则能够进一步提高可靠性。

另外，前帘14f不需要对朝向摄像面的全部光束进行遮光，所以能够简化结构、降低成本。另外，如果根据需要而采用小型轻量化的前帘14f及其驱动机构，则还能够实现摄像装置的小型轻量化。

这样，根据本实施方式的摄像装置，能缩短在从实时取景状态起的静态图像摄影中从快门释放到曝光开始为止的时滞，并且还能降低曝光不均。

Claims (4)

1.一种摄像装置，其利用机械式前帘快门来开始曝光，利用机械式后帘快门来结束曝光，其特征在于，

该摄像装置具有：

摄像元件，其具有摄像面，在该摄像面上呈二维状地配置有蓄积与接收到的光量对应的量的电荷的像素；

机械式前帘快门，其在上紧状态下，以不对所述摄像面进行遮光的状态退避到该摄像面的一端侧，从该上紧状态起向该摄像面的另一端侧移动，移动后，在所述另一端侧，以不对该摄像面进行遮光的状态再次退避；

复位部，其与所述机械式前帘快门的移动动作联动地，对由该机械式前帘快门遮住光的位置处的像素进行复位；以及

机械式后帘快门，其在上紧状态下，以不对所述摄像面进行遮光的状态退避到所述一端侧，从该上紧状态起向与所述机械式前帘快门相同的移动方向移动，移动后，实现对该摄像面进行遮光的状态，

所述摄像元件的曝光时间是从利用所述机械式前帘快门开始曝光起到利用所述机械式后帘快门结束曝光为止的时间。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

该摄像装置构成为能够进行实时取景，

该摄像装置还具有快门控制部，在实时取景时，该快门控制部使所述机械式前帘快门以及所述机械式后帘快门以上紧状态退避到所述一端侧。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

该摄像装置在制造时经过了如下调整：

在将与所述机械式前帘快门以及机械式后帘快门的移动方向垂直的方向上的像素阵列设为水平的行时，所述调整使得所述复位部对以下水平的行进行复位，该水平的行是由所述机械式前帘快门遮住光的多个水平的行内的、相对于作为遮光中心的水平的行朝向与该机械式前帘快门的移动方向相反的方向偏移后的位置处的行。

4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，

所述复位部针对由多个水平的行构成的每个块统一进行复位，

在设所述机械式前帘快门的移动位置与所述摄像面上的曝光开始位置之间的偏移量的最大值为Δxfmax、所述复位部针对每个块进行统一复位的行数最大的块在所述移动方向上的长度为Lesfmax、该机械式前帘快门的移动特性的最大劣化幅度为Ldelay时，

所述机械式前帘快门构成为，所述移动方向的长度A满足以下条件：

A≥2×Δxfmax+Lesfmax+Ldelay。

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