CN102469269A - 摄影装置及摄影方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄影装置及其方法，判定曝光时间是否比规定的阈值短，在曝光时间比阈值短的情况下，在对于机械快门使多个光电转换元件结束曝光的曝光结束定时进行追随的第1曝光开始定时，使电子快门开始多个光电转换元件的曝光，且在曝光时间为阈值以上的情况下，在第2曝光开始定时，使电子快门开始多个光电转换元件的曝光，该第2曝光开始定时对曝光结束定时的追随度比第1曝光开始定时对曝光结束定时的追随度低。

Description

摄影装置及摄影方法

技术领域

本发明涉及利用电子快门和机械快门来控制曝光时间以对图像进行摄影的技术。

背景技术

现有技术中，提出了通过电子快门来控制使多个光电转换元件的曝光开始的定时，通过机械快门来控制使曝光结束的定时的摄影装置(参照专利文献1～3)。在这样的摄影装置中，通过按照追随于机械快门使曝光结束的定时的方式，由电子快门来控制使曝光进行开始的定时，从而实现有关各光电转换元件的曝光时间的均匀化。

专利文献

专利文献1：JP特开平11-41523号公报

专利文献2：JP特开2006-101492号公报

专利文献3：JP特开2008-147979号公报

然而，机械快门使曝光结束的定时依赖于遮光幕的运动，且具有非线形特性，因此难以按照完全追随于机械快门使曝光结束的定时的方式，由电子快门来控制使曝光进行开始的定时。即，存在的问题在于，在具有非线形特性的定时必须使电子快门工作，从而高速进行工作的电子快门的控制电路的处理负荷变大。

发明内容

本发明就是鉴于上述课题而开发的，其目的在于减轻电子快门的控制负荷。

为了实现上述目的，本发明的摄影装置利用电子快门与机械快门对曝光时间进行控制。电子快门通过在多个光电转换元件开始电荷的累积，从而使多个光电转换元件开始曝光。机械快门通过使遮光部移动，来对到达多个光电转换元件的光进行机械遮光，从而使多个光电转换元件结束曝光。判定部判定曝光时间是比规定的阈值短还是长。在曝光时间比阈值短的情况下，在第1曝光开始定时，通过电子快门使多个光电转换元件开始曝光，该第1曝光开始定时是对机械快门使多个光电转换元件结束曝光的曝光结束定时进行追随的曝光开始定时。另一方面，在曝光时间比阈值长的情况下，在第2曝光开始定时，通过上述电子快门开始多个光电转换元件的曝光，该第2曝光开始定时对曝光结束定时的追随度比第1曝光开始定时对曝光结束定时的追随度低。另外，在本说明书中，所谓曝光是指，摄影光到达光电转换元件且光电转换元件根据该摄影光的光量来累积电荷的状态。

由于第2曝光开始定时与第1曝光开始定时相比，前者对曝光结束定时的追随度低，因此，与在第1曝光开始定时使曝光开始的情况相比，在第2曝光开始定时使曝光开始的情况下的各光电转换元件的曝光时间的误差变大。另外，由于曝光开始定时通过电子快门而进行控制，曝光结束定时通过机械快门而进行控制，因此曝光开始定时和曝光结束定时之间基本上不进行追随，在光电转换元件之间会产生曝光时间的误差。这是因为由于通过机械快门进行曝光的结束，是通过使遮光部进行物理上的运动来实现的，故而采用机械快门进行的曝光所结束的定时特性依赖于遮光部的加速运动特性，相对于此，通过电子快门进行的曝光所开始的定时不依赖于遮光部的加速运动特性。在此，即使在曝光时间产生误差的情况下，曝光时间越长，曝光时间的误差对曝光时间整体的影响越小。因此，在曝光时间比阈值长的情况下，即使在对曝光结束定时的追随度低的第2曝光开始定时使曝光开始，因曝光时间的误差所引起的曝光量的偏差也难以作为光量不均而被觉察到。因此，在曝光时间比阈值长的情况下，通过在第2曝光开始定时使曝光开始，从而能够减轻使曝光开始的定时的控制负荷，以使得所摄影的图像的光量不均不会成为问题。另一方面，在曝光时间比阈值短的情况下，通过在第1曝光开始定时使曝光开始，从而能够抑制曝光时间的误差，能够抑制曝光量的偏差。

作为第2曝光开始定时的适当例，也可以通过电子快门使元件面上所有的多个光电转换元件的曝光同时开始。按照这样，从而能够大大减轻在曝光时间比阈值长的情况下的电子快门的控制负荷。

如上述，由于通过机械快门进行的曝光结束的定时的特性依赖于遮光部的加速运动特性，通过电子快门进行的曝光所开始的定时不依赖于遮光部的运动性，因此难以使基于电子快门的第1曝光开始定时完全追随于机械快门的曝光结束定时，即使在第1曝光开始定时使曝光开始，也难以使各光电转换元件的曝光时间的误差完全消除。因此，优选进行对由于多个光电转换元件的第1曝光开始定时与曝光结束定时之差引起的曝光量的偏差进行抑制的补正。从而，能够得到一种既抑制第1曝光开始定时对曝光结束定时的追随度，即抑制在第1曝光开始定时使曝光进行开始时的电子快门的控制负荷，同时获得对曝光量的偏差进行了抑制的图像。当然，对曝光量的偏差进行抑制的补正也可以在第2曝光开始定时使曝光开始的情况下进行。

本发明的摄影装置并非仅限于作为单个的装置来实现，本发明的摄影装置所具备的各机构也可以设置在其他装置中。另外，权利要求书中所记载的各机构的功能也可采用由构成自身对功能进行特定的硬件资源、由程序对功能进行特定的硬件资源或者其组合来实现。另外，这些各机构的功能，并非仅限定于利用各自在物理上相互独立的硬件资源来实现。进而，本发明作为摄影程序的记录介质也成立。当然，该计算机程序的记录介质既可以是磁记录介质，也可以是光磁记录介质，还可以是今后开发的任何记录介质。

附图说明

图1是表示数码相机的框图。

图2是区域图像传感器的示意图。

图3是表示非追随动作情况下的曝光的定时的曲线图。

图4是追随动作情况下的曝光的定时的曲线图。

图5是区域图像传感器的示意图以及曝光的定时的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，按照如下顺序来说明本发明的实施方式。另外，对于各图中相应的构成要素附加相同的符号，并省略重复说明。

(1)摄影装置的构成

(2)电子快门的控制

(2-1)非追随动作(全局快门动作)

(2-2)追随动作(滚动快门动作)

(3)变形例1

(4)变形例2

(5)变形例3

(1)摄影装置的构成

图1是本发明的一实施方式所涉及的摄影装置1的框图。本实施方式所涉及的摄影装置1是具备EVF(Electronic View Finder：电子取景器)的无反射镜数码相机。摄影装置1具备：光学系统10、区域图像传感器15、ASIC200、定时发生器30、显示部40、CPU50、SD-RAM52、ROM53、RAM54、操作部55、以及可移动存储器56。CPU50适当地利用SD-RAM52和RAM54来执行在ROM53中存储的程序。通过该程序的功能，CPU50根据对操作部55的操作来执行生成表示由区域图像传感器15所摄影得到的被摄体的图像数据的功能。另外，操作部55具备快门按键、用于设定曝光时间(快门速度)、光圈12的开口值或曝光值的度盘开关。

光学系统10具备：镜头11、光圈12、机械快门13、以及低通滤波器14。镜头11对摄影光进行聚光，以使被摄体的图像成像在区域图像传感器15。镜头11和光圈12设置于互换式镜头单元中，该互换式镜头单元可互换地安装于摄影装置1的筐体中。低通滤波器14通过对区域图像传感器15中摄影光的空间高频成分进行遮断，从而防止所摄影的图像的莫尔条纹。光圈12将摄影光的光束取入。

图2A是表示从正面看区域图像传感器15的元件面的一部分的示意图。区域图像传感器15是诸如将拜耳(Bayer)排列的滤色器、和用于累积与曝光量相应的电荷的多个光电转换元件在规定的元件面排列的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器或CCD(Charge Coupled Device)图像传感器等固体摄像元件。在本实施方式中，以下，以使用CMOS图像传感器的情况为例进行说明。在图2A中，用正方形来表示各光电转换元件，并示出在正方形的内侧与各光电转换元件对应地设置的滤色器的颜色(3信道：R(红色)、G(绿色)、B(蓝色))。区域图像传感器15的元件面上的多个光电转换元件的配列位置用正交坐标来规定，由在与一方的坐标轴平行的方向进行排列的多个光电转换元件来构成行，并且以多个行按照在与另一座标轴平行的方向进行并排的方式进行排列。在本说明书中，将与行平行的方向称作水平方向，将与行垂直的方向称作垂直方向。

在本实施例的区域图像传感器15中，能够以行为单位对累积在光电转换元件的电荷进行重置(放电)。即，在属于同一行的多个光电转换元件中，将电荷相互同时重置，并相互同时开始电荷的累积。“光电转换元件的电荷累积的开始”意味着光电转换元件中曝光的开始。例如，各光电转换元件具备通过源极-漏极之间的导通而使电荷进行放电的重置用场效应晶体管，并且在属于同一行的各光电转换元件共用用于对重置用场效应晶体管的栅极施加电压的布线。区域图像传感器15以行为单位来读出在光电转换元件中累积的电荷。另外，区域图像传感器15根据所需的画质或速度，能够不从所有行中进行读出，而是进行间隔地读出。并且，在光电转换元件中，在进行电荷的读出的情况下也将电荷重置。区域图像传感器15通过A/D转换器等，将与所读出的电荷对应的曝光量的灰度值A进行A/D转换后，生成与各像素建立对应的摄像数据。该摄像数据相当于本发明的图像。摄像数据的像素与光电转换元件是唯一对应的。从区域图像传感器15中读出的摄像数据备份在SD-RAM52中，并通过后述的ASIC200执行对摄像数据的各种图像处理。

图2B是表示从正面看区域图像传感器15的元件面整体的示意图。对于各行，附加随着成为垂直方向的上方而逐次递增1的行号L(1～Lmax)，对与行正交的垂直方向的列，附加随着成为水平方向右侧而逐次递增1的列号C(1～Cmax)。另外，将垂直方向中央的行的行号L表示为Lmid，将水平方向中央的列的列号C表示为Cmid。机械快门13具备作为遮光部的遮光幕(在图1中用阴影图示)，遮光幕与排列有多个光电转换元件的区域图像传感器15的元件面大致平行的平面板状。通过该遮光幕，在排列有多个光电转换元件的区域图像传感器15的元件面上形成曝光区域R1和遮光区域R2。即，区域图像传感器15的元件面上的遮光幕的阴影表示遮光区域R2。机械快门13按照如下方式使遮光幕执行动作。

本实施方式的机械快门13是常开型，在摄影装置1的电源关闭的状态下，遮光幕通过卡合杆而卡合，并且通过永久磁铁而进行吸附保持。遮光幕对抗在对摄影光整体进行遮光的位置而拉引遮光幕的弹簧的力量，通过卡合杆的卡合以及永久磁铁的吸附而被卡合在摄影光的光径的外侧。而且，在摄影装置1的电源打开的状态下，解除由卡合杆进行的遮光幕的卡合。即使将基于卡合杆对遮光幕的卡合解除，也能通过永久磁铁将遮光幕进行吸附保持，并继续保持遮光幕对弹簧力的对抗。并且，当按下快门按键时，通过电子快门控制部30a1使各光电转换元件的曝光开始，进而当从曝光开始起经过与曝光时间对应的期间时，对于产生用以将吸附遮光幕的永久磁铁的磁力抵消的磁力的电磁铁供给电流，解除通过永久磁铁所进行的对遮光幕的吸附保持。从而，遮光幕通过弹簧力而被移动，遮光幕移动至将摄影光整体遮光的位置。

在图2B中，示意性示出机械快门13通过弹簧力而使遮光幕移动，从而在区域图像传感器15的元件面上的曝光区域R1与遮光区域R2之间的边界B进行移动的样子。在本实施方式中，电磁铁将遮光幕向下方拉引，弹簧将遮光幕向上方拉引，从而在快门关闭时曝光区域R1与遮光区域R2之间的边界B从下方向上方(虚线箭头的方向)进行移动。另外，遮光幕从下方向上方平行移动，曝光区域R1与遮光区域R2之间的边界B保持与各行的方向平行地进行移动。通过遮光幕的移动使边界B到达光电转换元件，从而结束该光电转换元件的曝光。由于曝光区域R1与遮光区域R2之间的边界B与各行的方向平行，因此属于同一行的各光电转换元件的曝光同时结束。

定时发生器30具备传感器控制部30a和显示控制部30b，传感器控制部30a具备电子快门控制部30a1。传感器控制部30a生成用于对液晶面板42中的各光电转换元件的各种动作定时进行控制的信号，并输出给区域图像传感器15。另外，显示控制部30b生成用于对液晶面板42的各显示像素的显示定时进行控制的信号，并输出给液晶面板驱动器41。

电子快门控制部30a1在通过操作部55将快门按键押下时，使电子快门打开。另外，所谓将电子快门打开，是指一旦将区域图像传感器15中所有的光电转换元件的电荷重置后，重新开始电荷的累积，并使曝光开始。如上述，在本实施方式中，能够以行为单位，对在多个光电转换元件中累积的电荷进行重置，通过执行对所有的行按顺序进行电荷的重置和电荷的累积的开始的动作(滚动快门动作)，从而开始所有的光电转换元件的累积。另外，电子快门控制部30a1也可以针对所有的行同时进行电荷的重置，之后，通过以行为单位依次进行电荷的累积的开始，从而实现滚动快门动作。在任一情况下，在滚动快门动作中光电转换元件的曝光开始的定时都是按每行而不同的。

显示部40是EVF，其显示以间隔读出方式对由区域图像传感器15的各光电转换元件所探测的曝光量的数据进行读出从而生成的所谓实况浏览运动图像，或者显示所摄影的被摄体的静止图像。显示部40具备：未图示的接口电路、液晶面板驱动器41、液晶面板42、以及未图示的目镜等。液晶面板驱动器41对液晶面板42输出用于对各子像素施加电压来驱动液晶的信号。

ASIC200具备图像数据生成部20。该图像数据生成部20利用SD-RAM52中预先确保的行缓冲器和帧缓冲器，对由区域图像传感器15所摄影的摄像数据进行流水线处理从而执行各种图像处理。另外，ASIC200可以是图像处理用DSP(Digital Signal Processor)。图像数据生成部20具备：像素内插部20a、颜色再现处理部20b、过滤器处理部20c、伽马补正部20d、以及尺寸重定处理部20e。

图像数据生成部20取得由区域图像传感器15所摄影得到的摄像数据。像素内插部20a通过进行采用了周边像素的灰度值的内插(interpolation)处理，从而计算出与各像素对应的光电转换元件所具备的滤色器的颜色不同的双信道的颜色的灰度值。其结果，针对各像素，生成与3信道的灰度值建立对应的摄像数据。颜色再现处理部20b通过对像素内插结束后的摄像数据的各像素的灰度值进行3×3的矩阵运算从而进行用于颜色匹配的颜色转换处理。过滤器处理部20c通过过滤处理对摄像数据来执行清晰度调整和去噪处理等。伽马补正部20d执行对区域图像传感器15的摄影数据的灰度值所表示的颜色与由显示部40等所处理的图像数据的灰度值所表示的颜色之间的特性差进行补偿的伽马补正。尺寸重定处理部20e逐次参照在该行缓冲器中记录的数据以进行内插运算处理，通过对像素之间的位置中的各信道的灰度值进行特定，从而例如将尺寸向记录尺寸进行重新规定。当由尺寸重定处理部20e结束尺寸重定时，便能够生成图像数据生成部20中的各图像处理已结束后的图像数据。该图像数据在SD-RAM52中被进行缓冲，并显示在显示部40，同时记录在可移动存储器56中。

(2)电子快门的控制

CPU50取得通过自动设定功能中的CPU50的计算和模式度盘等所设定的曝光时间TE，判定该曝光时间是否比规定的阈值TH短。另外，CPU50构成判定部。电子快门控制部30a1在所设定的曝光时间TE比阈值TH短的情况下，进行追随动作(滚动快门动作)，在所设定的曝光时间TE为阈值TH以上的情况下，进行非追随动作(全局快门动作)。以下，针对追随动作和非追随动作的详细情况进行说明。

(2-1)非追随动作(全局快门动作)

图3的左图是表示进行非追随动作的情况下的曝光的定时的曲线图。在图3的左图中，横轴表示时刻，纵轴表示行号L。图3的左图中的左侧直线表示区域图像传感器15中的各行的光电转换元件开始曝光的定时，该定时(时刻)由行号L的函数X(L)来提供。在非追随动作中，该定时X(L)是不依赖于行号L的常数。图3的左图中的右侧的曲线表示曝光结束的定时，该定时(时刻)由与各光电转换元件的行号L的函数Y(L)来提供。以下，在不需要指出特定的行号L的情况等下，有时会省略各函数中的变量(L)的表示。

将从属于最下方的行的光电转换元件的曝光结束的定时Y(1)起至属于最上方的行的光电转换元件的曝光结束的定时Y(Lmax)为止的期间{Y(Lmax)-Y(1)}设为最大误差期间TF。图3的右图表示各光电转换元件的实际曝光时间TA(L)。在图3的右图中，横轴表示时间，纵轴表示行号L。在此，各光电转换元件的实际曝光时间TA(L)是从通过电子快门进行的曝光的开始至通过机械快门13进行的曝光的结束为止的期间，图3的左图的横轴方向的定时X和定时Y之间的差分{Y(L)-X(L)}相当于图3的右图所示的光电转换元件的实际曝光时间TA(L)。

在此，虽然机械快门13的遮光幕是受弹簧力和摩擦力等影响而执行动作，但为了简单说明，以下就基于弹簧力进行等加速运动的情况进行说明。这种情况下，曝光区域R1和遮光区域R2之间的边界B在垂直方向的位置渐渐地推移成倾斜度增加的抛物线状。因此，如定时Y所示，光电转换元件的曝光结束的行号，随着时间的经过而呈抛物线状增加。即，定时Y成为二次函数的逆函数。

在非追随动作的情况下，如图3的左图所示，同时进行属于所有行的所有光电转换元件的电荷重置以及电荷累积的开始，同时开始所有光电转换元件的曝光。即，如图3的左图所示，曝光开始的定时X呈直线状，因此，对抛物线状的曝光结束的定时Y的追随度变低。另外，在进行非追随动作的情况下的定时X相当于第2曝光开始定时。在此，按照在使所有的光电转换元件的曝光同时开始之后，在仅待机从所设定的曝光时间TE中减去最大误差期间TF所得到的期间后，以使有关最下方的行的曝光结束的方式来使机械快门13进行动作。由此，如图3的右图所示，最上方的行(行号Lmax)的光电转换元件的实际曝光时间TA(Lmax)和所设定的曝光时间TE一致。另一方面，关于与最上方的行进行相比曝光的结束更早到来的下方的行，实际曝光时间TA(L)比所设定的曝光时间TE短，实际曝光时间TA(L)和所设定的曝光时间TE之间会产生误差(以阴影图示)。并且，最下方的行(行号1)的光电转换元件的实际曝光时间TA(1)和所设定的曝光时间TE之间的误差为最大，该误差的大小是与从使机械快门13结束最下方的行的曝光结束起至使最上方的行的曝光结束为止的最大误差期间TF相等。另外，即使所设定的曝光时间TE产生变化，遮光幕也会因弹簧力而产生同样的运动，因此，实际曝光时间TA的最大误差即最大误差期间TF不依赖于所设定的曝光时间TE而保持恒定。并且，曝光结束后，保持机械快门13进行遮光的状态，读出在区域图像传感器15的各光电转换元件中累积的电荷，以生成摄像数据。并且图像数据生成部20根据该摄像数据来生成图像数据。

在此，在以所设定的曝光时间TE在固定的环境下对静止的相同被摄体进行摄影的情况下，设每单位时间内光电转换元件所接受的单位光量为ΔE。这种情况下，应由所有光电转换元件所接受的基准曝光量ES成为ΔE×TE。如上述，最上方的行(行号Lmax)的光电转换元件的实际曝光时间TA(Lmax)与所设定的曝光时间TE相等，因此，最上方的行的光电转换元件所接受的曝光量EE(Lmax)与基准曝光量ES相等。另一方面，最下方的行(行号1)的光电转换元件的实际曝光时间TA(1)成为从所设定的曝光时间TE中减去最大误差期间TF所得到的时间(TE-TF)。因此，最下方的行的光电转换元件所接受的曝光量EE(1)由ΔE×(TE-TF)表示，与基准曝光量ES进行相比变小了误差ΔE×TF。该误差ΔE×TF相对于基准曝光量ES的比率即误差比率ER成为(ΔE×TF)/(ΔE×TE)＝TF/TE。

该误差比率ER越小，则即使在最下方的行的光电转换元件的实际曝光时间TA(1)产生了最大误差期间TF的情况下，该最大误差期间TF所引起的曝光量的误差ΔE×TF相对于基准曝光量ES的影响也越小，因该误差ΔE×TF所引起的图像的光量不均越难以被观察者觉察到。在本实施方式中，对误差比率ER设定规定的阈值th，将满足th＝TF/TE的曝光时间TE＝TF/th设定为曝光时间TE的阈值TH。例如，将阈值th设定为3％，设定与该阈值th相应的曝光时间TE的阈值TH。并且，仅在曝光时间TE为阈值TH以上的情况下，通过使之进行全局快门动作，从而能够保证在固定的环境下通过全局快门动作对相同被摄体进行摄影的情况下的图像的光量的面内误差为3％以下。另外，由于光量不均的觉察方式因观察者而异，因此，阈值th(TH)只要根据对操作部55的操作来设定即可。并且，由于对光量不均的容许度会因所摄影图像的用途或因被摄体而不同，因此，阈值th(TH)只要根据摄影模式或摄影场景等来设定即可。

另一方面，在曝光时间TE比阈值TH短的情况下，当使之进行全局快门动作时，则将使图像中的光量的面内误差大于3％。因此，在所设定的曝光时间TE比阈值TH短的情况下，进行追随动作。在该追随动作中，为了实现属于各行的光电转换元件的实际曝光时间TA(L)的均一化，将电子快门的定时X设为追随机械快门13的定时Y的折线形状。

(2-2)追随动作(滚动快门动作)

图4的左图是表示在执行追随动作的情况下的曝光定时的曲线图。在图4的左图中，横轴表示时刻，纵轴表示行号L。追随动作中的电子快门的定时X按照以下的方式来设定。首先，基于遮光幕的运动方程式或实际的测定结果来对边界B到达各行的定时Y(L)进行特定。然后，制作将定时Y(L)向提早了所设定的曝光时间TE的时刻的一侧进行偏置的偏置曲线Z(以虚线图示)。接着，制作分别在行号L1、L2、Lmax相对于该偏置曲线Z进行连接的切线。另外，设1＜L1＜L2＜Lmax。然后，以在行号L1、L2处分别与偏置曲线Z连接的两个切线的交点、以及在行号L2、Lmax处分别与偏置曲线连接的两个切线的交点作为曲折点，制作3段折线，将该3段折线作为电子快门的定时X。电子快门的定时X追随斜率渐渐地增加的抛物线，因此从下方数起第1段的折线的斜率比第2段的折线小，第2段的折线的斜率比第3段的折线小。另外，折线的段数并不限于3段，还可以是1段(即直线)或2段、4段以上。

电子快门控制部30a1以行号的升序来执行使光电转换元件开始曝光的滚动快门动作，将所相邻的行间的曝光开始定时的间隔设为与3段折线的定时X的斜率对应的长度。即，确保与第n(n为3以下的自然数)段的折线对应的行号的相邻行间的曝光开始定时的间隔成为固定，且比与第(n+1)段的折线对应的相邻行号的行间的曝光开始定时的间隔长。另外，当快门按键被押下时，首先电子快门控制部30a1从最下方的行起开始光电转换元件的电荷的累积，在从该开始的定时起待机规定期间之后，机械快门13向电磁铁供给电流以使永久磁铁对遮光幕的吸附解除，通过弹簧力使遮光幕移动。所谓上述规定期间，是指与所设定的曝光时间TE基本相等，在行号L1、L2、Lmax的行的光电转换元件中，属于水平方向中央的列(列号Cmid)的光电转换元件的实际曝光时间TA(L，Cmid)与所设定的曝光时间TE相等的期间。并且，在曝光结束后并保持机械快门13遮光的状态下，读出在区域图像传感器15的各光电转换元件中累积的电荷，以生成摄像数据。并且，图像数据生成部20根据该摄像数据来生成图像数据。

如以上所述，通过电子快门控制部30a1按照追随于机械快门13的定时Y(L，Cmid)的方式来对于使属于各行的光电转换元件开始曝光的定时进行控制，从而能够使各光电转换元件的实际曝光时间TA(L)与所设定的曝光时间TE近似。图4的右图表示各光电转换元件的实际曝光时间TA(L)。在图4的右图中，横轴表示时间，纵轴表示行号L。如图4的右图所示，通过进行滚动快门动作，从而，各光电转换元件的实际曝光时间TA(L)＝{Y(L)-X(L)}与所设定的曝光时间TE近似。因此，在图4的右图中，如阴影部分所示，能够使实际曝光时间TA(L)与所设定的曝光时间TE之间的误差比非追随动作的情况下小，能够使因该误差而引起的曝光量的误差小。另外，在进行追随动作的情况下的定时X(L)相当于第1曝光开始定时。另外，与在使电子快门进行追随动作的情况下的折线状的定时X(L)相比，在使电子快门进行非追随动作的情况下的直线状的定时X(L)即第2曝光开始定时对机械快门13的抛物线状的定时Y(L)的追随度低。在本实施方式中，所谓追随度，对于实际曝光时间TA(L)与所设定的曝光时间TE之间根据其误差便能够掌握，例如，根据图3和图4的右图的阴影部分的面积的倒数等来能够进行定量化。即，图3和图4的右图的阴影部分的面积越小，曝光开始定时对曝光结束定时(定时Y)的追随度越高。

(3)变形例1

如图4的右图所示，即使在电子快门进行追随动作的情况下，也很难使阴影部分所示的误差完全消除。这是因为，为了使电子快门进行的曝光开始的定时X(折线)完全追随机械快门13的定时Y(L)(虽然用抛物线来表现，但严格上来讲与抛物线是不同的)，必须对定时进行复杂的控制，从而电子快门的控制负荷会变大。进而，在上述实施方式中，虽然曝光区域R1与遮光区域R2之间的边界B保持与各行的方向平行地进行移动，但在边界B与各行交差的情况下，在各行的光电转换元件间会产生曝光时间的偏差。因此，即使在电子快门进行追随动作的情况下，优选进行用于抑制由于曝光时间的偏差而引起的曝光量的偏差的补正。

图5A是表示从正面观看本变形例中的区域图像传感器15的元件面整体的示意图。在本实施方式的机械快门13中，以在区域图像传感器15的元件面的右侧所设置的未图示的旋转轴为中心可旋转移动地支撑遮光幕。在本实施方式中，在边界B到达垂直方向中央的行时，边界B与行处于平行。在边界B到达垂直方向中央的行之前，边界B以右端向上的方式倾斜，并缓缓与行接近平行。当边界B到达垂直方向中央的行后，边界B缓缓增加右端向下的倾斜角。即，区域图像传感器15的元件面上的边界B的方向并非固定，基本上边界B与行交差。另外，如果将遮光幕的旋转轴设置在距离区域图像传感器15的元件面足够远的位置，则虽然能视为各行与边界B平行，但在本变形例中，根据摄影装置1的小型化或机械快门13的动作高速化等的要求，在边界B与行交差的位置设置遮光幕的旋转轴。

图5B是表示属于区域图像传感器15的各列的光电转换元件的曝光的定时的曲线图。在该图中，将属于水平方向中央的列的各光电转换元件的曝光结束的定时Y(L，Cmid)用实线表示，将属于左端以及右端的列的各光电转换元件的曝光结束的定时Y(L，C1)、Y(L，Cmax)分别用单点划线和双点划线来表示。在本变形例中，由于各光电转换元件的曝光结束的定时Y还依赖于列号C，因此，定时Y成为行号L以及列号C的函数。本变形例中，在进行追随动作的情况下的电子快门的定时X(L)，成为追随于与表示曝光结束的定时的平均倾向的水平方向中央的列有关的定时Y(L，Cmid)的3段折线。由于光电转换元件的电荷的重置是以行为单位同时进行的，因此，在本变形例中，电子快门的定时X成为仅行号L的函数。如图5A所示，由于曝光区域R1与遮光区域R2之间的边界B一边改变方向一边移动，因此，定时Y(L，C)按每个列号C而不同。即，在边界B到达垂直方向中央的行(行号Lmid)之前，由于边界B成为右端向上，故而越是接近右端的光电转换元件，越早结束曝光。因此，在边界B到达垂直方向中央的行之前，定时Y(L，Cmax)先于定时Y(L，Cmid)，定时Y(L，Cmid)先于定时Y(L，C1)。另一方面，在边界B到达垂直方向中央的行之后，由于边界B成为右端向下，故而，越是接近左端的光电转换元件，越早结束曝光。因此，在边界B到达垂直方向中央的行之后，定时Y(L，C1)先于定时Y(L，Cmid)，定时Y(L，Cmid)先于定时Y(L，Cmax)。另外，属于垂直方向中央的行(行号Lmid)的全部光电转换元件的曝光同时结束，行号Lmid的定时Y(Lmid，C1)、Y(Lmid，Cmid)、Y(Lmid，Cmax)均一致。

按照这样，根据光电转换元件在水平方向的位置来结束曝光的定时Y(L，C1)、Y(L，Cmid)、Y(L，Cmax)互不相同。与此相对，由于根据对有关水平方向中央列的光电转换元件的定时Y(L，Cmid)进行追随的定时X(L)，来使属于所有列的光电转换元件的曝光开始，因此，比起有关属于水平方向中央列的光电转换元件的实际曝光时间TA(L，Cmid)，属于水平方向中央列以外的列的光电转换元件的实际曝光时间TA(L，C1)、AE(L，Cmax)的偏差更大。另外，由于用于使电荷高速重置的布线的制约，使曝光开始的定时X无法按光电转换元件的每列进行控制。即，只要边界B与行交差，则不管通过电子快门的追随动作对开始曝光的定时X怎样进行调整，都无法防止依赖于光电转换元件在水平方向的位置的曝光时间的偏差。

因此，为了抑制因如以上所说明的曝光时间的偏差而引起的曝光量的偏差，本变形例的图像数据生成部20具备曝光量补正部。曝光量补正部参照在ROM53中记录的LUT(Look Up Table)，按每个像素对在像素内插部20a进行像素内插之前的摄像数据中的曝光量的灰度值进行补正。LUT是按区域图像传感器15所具备的多个光电转换元件的每一个所应乘以的曝光量的增益GE(L，C)，即规定了补正量的数据，其是按所设定的每个曝光时间TE来预先准备的。曝光量补正部取得在摄影时所设定的曝光时间，并参照与该曝光时间对应的LUT。由于摄像数据的各像素与区域图像传感器15的多个光电转换元件是唯一对应的，因此，曝光量补正部能够特定针对各像素应乘以的曝光量的增益。在本变形例中，通过按照如下的方式设定增益GE(L，C)，从而抑制因曝光时间的偏差而引起的曝光量的偏差。

在本变形例中，用于制作LUT的计算机预测遮光幕的运动，进而根据摄影光的光线预测来预测元件面中的曝光区域R1与遮光区域R2之间的边界B的推移，从而计算出有关所有光电转换元件的实际曝光时间TA(L，C)＝{Y(L，C)-Y(L)}。然后，通过以所设定的曝光时间TE除以实际曝光时间TA(L，C)，从而计算出增益GE(L，C)。或者，通过对同样明亮度的被摄体进行摄影，从而针对所有的光电转换元件取得与实际的曝光量成比例地累积的电荷量。然后，通过以曝光时间TA(L，C)清楚的光电转换元件的电荷量除以曝光时间TA(L，C)不清楚的光电转换元件的电荷量，从而计算出增益GE(L，C)。另外，在图5B中，虽然仅图示了有关属于水平方向左端、中央以及右端的列的光电转换元件的定时Y，但会预测属于所有列的光电转换元件的定时Y，并计算出增益GE。进而，将增益GE与各光电转换元件建立对应地保存在LUT中。

在此，不需要针对所有像素按照实际曝光时间TA(L，C)比所设定的曝光时间TE短的方式来设计电子快门的动作。只要将实际曝光时间TA(L，C)比所设定的曝光时间TE短的光电转换元件的增益GE(L，C)设为大于1，相反将实际曝光时间TA(L，C)比所设定的曝光时间TE大的光电转换元件的增益GE(L，C)设为小于1即可。其中，优选按照增益GE的值必定成为1以上的值的方式来设计电子快门的动作。通过将增益GE的值设为1以上，从而能够抑制如下情况的发生：补正前曝光量饱和了的像素在补正后因曝光量的最大饱和值低于固定数值而产生图像的光量不均或颜色不均。并且，实际曝光时间TA(L，C)与所设定的曝光时间TE之间的误差的绝对值越大，增益GE(L，C)越会成为偏离1越大的值。通过将按照以上方式所设定的增益GE乘以曝光量的灰度值，从而能够使有关实际曝光时间TA(L，C)短的光电转换元件的曝光量增加，使有关实际曝光时间TA(L，C)长的光电转换元件的曝光量减少，能够抑制曝光时间的偏差对曝光量的影响。即，如果采用增益GE(L，C)，则由于能够以像素为单位，即以光电转换元件为单位来规定增益GE，因此，能够抑制因依赖光电转换元件在垂直方向的位置和在水平方向的位置的双方而紊乱产生的曝光时间的偏差的影响。

尤其是，因曝光区域R1与遮光区域R2之间的边界B与行交差而产生的水平方向的曝光时间的偏差即使在使电子快门的定时X完全追随机械快门13的定时Y(L，Cmid)的情况下也无法消除，但通过进行采用增益GE(L，C)的补正，则还能够抑制水平方向的曝光时间的偏差的影响。另外，在本变形例中，虽然视为曝光时间与曝光量成比例关系从而乘以增益GE来进行补正，但在考虑曝光时间与曝光量之间的非线形性关系的情况下，也可以在对增益GE进行非线形转换的基础上进行曝光量的补正。另外，基于增益GE(L，C)的补正，也可以在进行非追随动作的情况下进行。

(4)变形例2

第1曝光开始定时对曝光结束定时的追随度越高，则曝光时间的均一性越优良，其反面，追随度越高则所需的处理能力要越高。在该限度下，能够将第1曝光开始定时与第2曝光开始定时设为与上述实施方式不同的形态。例如，也可以是，对于第1曝光开始定时，采用仅对机械快门13的定时Y(L)进行偏置的曲线Z来进行规定，对于第2曝光开始定时，采用与曲线Z连接的或者近似的3段折线来进行规定。也可以是：对于第1曝光开始定时，采用与对机械快门13的定时Y(L)进行偏置的曲线Z连接的m(m为3以上的整数)段折线来进行规定，对于第2曝光开始定时，采用与曲线Z连接的k(k为2以上且小于m的整数)段折线来进行规定。这些情况下，与第1曝光开始定时相比，第2曝光开始定时对机械快门13的定时Y(L)的追随度低。另外，也可以不采用折线，而采用与曲线Z近似的曲线来规定第2曝光开始定时。该曲线例如通过使n变大从而成为追随度变高的n次曲线(n为1以上的整数)。

(5)变形例3

所设定的曝光时间TE越长，曝光时间的偏差越小。从而，如果是具有多个阈值THi(0＜TH1＜TH2＜···)，且所设定的曝光时间TEi满足THi≤TE＜THi+1，则按照在TEi的情况下的第2曝光开始定时的折线的段数比在TEi+1的情况下的第2曝光开始定时的折线的段数更多等、对机械快门13的定时Y(L)的追随度与曝光时间短的情况相比则更高的方式开始曝光。即，在曝光时间TE比最大阈值THmax短的情况下，曝光时间TE与最大阈值THmax近似等，可以使第1曝光定时对机械快门13的定时Y(L)的追随度降低。另外，在所设定的曝光时间TE为最大阈值THmax以上的情况下，可以不执行非追随动作(全局快门动作)，而是执行折线段数小的追随动作(滚动快门动作)。在此，代替折线，可以设为曲线。

本发明的具体实施方式并非限定于上述实施方式和变形例，可以对实施方式和变形例之间进行组合，也可以在不脱离本发明的技术思想的范围内进行变形。

在此，2010年11月15日提交的日本专利申请JP2010-254579的技术内容通过引用而被加入本申请中。

符号说明

1...摄影装置，10...光学系统，11...镜头，12...光圈，13...机械快门，14...低通滤波器，15...区域图像传感器，20...图像数据生成部，20a...像素内插部，20b...颜色再现处理部，20c...过滤器处理部，20d...伽马补正部，20e...尺寸重定处理部，30...定时发生器，30a...传感器控制部，30a1...电子快门控制部，30b...显示控制部，40...显示部，41...液晶面板驱动器，42...液晶面板，55...操作部，56...可移动存储器。

Claims (7)

1.一种摄影装置，其特征在于，

通过利用电子快门使多个光电转换元件开始电荷累积，从而使上述多个光电转换元件开始曝光，

通过利用机械快门使遮光部移动来对到达上述多个光电转换元件的光进行遮光，从而使上述多个光电转换元件结束曝光，

所述摄影装置包含：

判定部，其判定曝光时间是比规定的阈值短还是长；以及

电子快门控制部，其在上述曝光时间比上述阈值短的情况下，在第1曝光开始定时，使上述电子快门开始上述多个光电转换元件的曝光，该第1曝光开始定时是对上述机械快门使上述多个光电转换元件结束曝光的曝光结束定时进行追随的曝光开始定时，

且在上述曝光时间比上述阈值长的情况下，在第2曝光开始定时，使上述电子快门开始上述多个光电转换元件的曝光，该第2曝光开始定时对上述曝光结束定时的追随度比上述第1曝光开始定时对上述曝光结束定时的追随度低。

2.根据权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，

在上述曝光时间比上述阈值长的情况下，上述电子快门控制部使上述电子快门同时开始上述多个光电转换元件的所有的上述多个光电转换元件的曝光。

3.根据权利要求1或2所述的摄影装置，其特征在于，

在上述曝光时间比上述阈值短的情况下，进行对由于上述多个光电转换元件的曝光开始定时与上述曝光结束定时之差引起的曝光量的偏差进行抑制的补正。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的摄影装置，其特征在于，

上述判定部比较多个上述阈值与上述曝光时间并进行判定，

在上述曝光时间越为更大的上述阈值以上时，上述电子快门控制部越在追随度更低的曝光开始定时使上述电子快门开始上述多个光电转换元件的曝光。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的摄影装置，其特征在于，

在将时刻与开始曝光的上述多个光电转换元件的位置表示在图表中的情况下，上述第1曝光开始定时是用折线表示的定时。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的摄影装置，其特征在于，

在将时刻与开始曝光的上述多个光电转换元件的位置表示在图表中的情况下，上述第1曝光开始定时是用n次曲线表示的定时。

7.一种利用摄影装置进行图像摄影的摄影方法，其特征在于，

上述摄影装置通过利用电子快门使多个光电转换元件开始电荷累积，从而使上述多个光电转换元件开始曝光，并通过利用机械快门使遮光部移动来对到达上述多个光电转换元件的光进行遮光，从而使上述多个光电转换元件结束曝光，

上述摄影方法中，执行如下步骤：

判定曝光时间是比规定的阈值短还是长；

在上述曝光时间比上述阈值短的情况下，在第1曝光开始定时，使上述电子快门开始上述多个光电转换元件的曝光，该第1曝光开始定时是对上述机械快门使上述多个光电转换元件结束曝光的曝光结束定时进行追随的曝光开始定时，

且在上述曝光时间比上述阈值长的情况下，在第2曝光开始定时，使上述电子快门开始上述多个光电转换元件的曝光，该第2曝光开始定时对上述曝光结束定时的追随度比上述第1曝光开始定时对上述曝光结束定时的追随度低。

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