JP2008271284A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により、露出の誤差や露出むらの無い適正画像を得る。
【解決手段】受光した光を電荷として蓄積する撮像素子１０４と、撮像素子の電荷蓄積開始のためのリセット走査を行う電子先幕手段１０７，１０８と、電荷蓄積を終了するために撮像素子の撮像面を遮光するメカニカル後幕手段１０５，１０６とを有する撮像装置において、当該撮像装置の状態を判別する状態判別手段５０１と、状態判別手段からの状態情報により電子先幕手段の走査パターンを設定する走査パターン設定手段５０２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子先幕手段とメカニカル後幕手段により構成されるシャッタを有する撮像装置に関するものである。

一眼レフタイプの撮像装置（デジタルカメラ）には、フォーカルプレーンシャッタ（以下、メカニカルシャッタ）と電子シャッタを併用して撮像動作を行うものがある（例えば、特許文献１）。この種の撮像装置におけるシャッタは、後幕をメカニカルシャッタで構成し、後幕の走行に先行して、撮像素子のリセット走査（画素の電荷蓄積開始走査）を行う電子シャッタにより撮影を行うものである。撮像素子のリセット走査は、後幕のメカニカルシャッタの走行特性に合わせた、走査パターンとなっている。なお、メカニカルシャッタで構成された後幕をメカニカル後幕（以下、メカ後幕という）といい、メカ後幕の走行に先行して行われる撮像素子のリセット走査を電子先幕という。

また、メカニカルシャッタで構成されたメカ先幕及びメカ後幕を有する一眼レフタイプの撮像装置には、メカ先幕及びメカ後幕の走行速度変動に起因する露光状態の悪化を防ぐために、メカ先幕及びメカ後幕の走行速度を検出する。そして、検出した速度に基づいてメカ先幕またはメカ後幕の走行速度を調整するものがある（特許文献２）。
特開平１１−４１５２３号公報 特開２００１−２３５７７９号公報

特許文献２のようなメカニカルシャッタを有する撮像装置は、上記のようにメカ先幕、メカ後幕二つのシャッタ幕が同じような走行特性をもつように構成されている。したがって、累積作動回数、姿勢、温度等の撮像装置の状態が変化した場合、メカ先幕、メカ後幕の走行特性はそれぞれが同じように変化し、露出の誤差や露出むらが発生しない。

しかし、特許文献１のような電子先幕とメカ後幕を併用したシャッタ手段を有する撮像装置においては、累積作動回数、姿勢、温度等の撮像装置の状態が変化した場合、メカ後幕の走行特性は変化するが、電子先幕の走行特性は変化しない。そのために、露出の誤差や露出むらが発生するが、特許文献１では、撮像装置の状態が変化した場合の露出の誤差や露出むらの補正については開示されていない。

また、上記特許文献２では、メカ先幕及びメカ後幕の走行速度を検出し、検出した速度に基づいてメカ先幕またはメカ後幕の走行速度を調整するが、メカ先幕、メカ後幕の走行速度を調整するために、構造が複雑になる問題がある。

（発明の目的）
本発明の目的は、簡単な構成により、露出の誤差や露出むらの無い適正画像を得ることができる撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、受光した光を電荷として蓄積する撮像素子と、前記撮像素子の電荷蓄積開始のためのリセット走査を行う電子先幕手段と、前記電荷蓄積を終了するために前記撮像素子の撮像面を遮光するメカニカル後幕手段とを有する撮像装置において、当該撮像装置の状態を判別する状態判別手段と、前記状態判別手段からの状態情報により前記電子先幕手段の走査パターンを設定する走査パターン設定手段とを有する撮像装置とするものである。

本発明によれば、簡単な構成により、露出の誤差や露出むらの無い適正画像を得ることができる撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に示す通りである。

図１は本発明の一実施例に係わる撮像装置の概略構成を示すブロック図である。本実施例１に係わる撮像装置は、装置本体１００と、該装置本体１００に装着される交換レンズ１０１とにより構成される。

まず、装置本体１００内の構成について説明する。

撮像装置が非撮影状態（図１に示す状態）にある場合、撮像レンズ１１４を通過した被写体光束のうちの一部の光束は、撮影光路内に位置するミラー部材１０２で反射されてファインダ光学系１０３に導かれる。これにより、撮影者は、ファインダ光学系１０３を介して被写体像を観察することができる。

撮像装置が非撮影状態から撮影状態に移行すると、ミラー部材１０２が撮影光路から退避することで、撮像レンズ１１４からの被写体光束は、ＣＭＯＳセンサである撮像素子１０４側に向かう。ここで、撮像素子１０４に対して物体側には、メカニカルシャッタ１０５が配置されている。このメカニカルシャッタ１０５は、複数の遮光羽根で構成されるメカ後幕を有しており、装置本体ＣＰＵ１１３によりシャッタ駆動回路１０６を介して駆動を制御される。

撮像素子１０４には、パルス発生回路１０７から走査クロックや所定の制御パルスが供給される。パルス発生回路１０７で発生した走査クロックのうち、垂直走査用のクロックは、垂直駆動変調回路１０８によってクロック周波数が所定の周波数に変調されて撮像素子１０４に入力される。この垂直駆動変調回路１０８によって電子先幕のリセット走査の走査パターンが決定される。また、パルス発生回路１０７は、信号処理回路１０９にもクロック信号を出力する。信号処理回路１０９は、撮像素子１０４から読み出された信号に対して所定の処理（色処理やガンマ補正等）を施すことにより画像データを生成する。画像データは、映像表示回路１１０に出力されて画像として表示されたり、画像記録回路１１１に記録されたりする。

スイッチユニット１１２は、撮影条件等を設定するために操作されるスイッチや、撮影準備動作を開始するスイッチＳＷ１、および撮影動作を開始させるために操作されるスイッチＳＷ２を含む。装置本体ＣＰＵ１１３は、スイッチユニット１１２の操作に応じた動作を行う。

状態判別部５０１は、後述するように、不図示の累積作動回数カウンタ、姿勢検知部または温度検知部等を備え、撮像装置の状態の情報を装置本体ＣＰＵ１１３に出力する。装置本体ＣＰＵ１１３は、状態判別部５０１からの情報により電子先幕のリセット走査の走査パターンを設定する走査パターン設定部５０２を有している。

ここで、上記の状態判別部５０１と走査パターン設定部５０２の詳細について説明する。

状態判別部５０１は不図示の累積作動回数カウンタを備え、撮像装置の累積作動回数を計数し、その累積作動回数を走査パターン設定部５０２へ出力する。すると、走査パターン設定部５０２は、状態判別部５０１からの累積作動回数情報により、電子先幕のリセット走査の走査パターンを設定する。

あるいは、状態判別部５０１は不図示の姿勢検知部を備え、撮像装置の姿勢を判別し、姿勢情報を走査パターン設定部５０２へ出力する。すると、走査パターン設定部５０２は、状態判別部５０１からの姿勢情報により、電子先幕のリセット走査の走査パターンを設定する。

あるいは、状態判別手段５０１は不図示の温度検出部を備え、撮像装置の温度を判別し、温度情報を走査パターン設定部５０２へ出力する。すると、走査パターン設定部５０２は、状態判別部５０１からの温度情報により、電子先幕のリセット走査の走査パターンを設定する。

あるいは、状態判別部５０１は上記のいずれか二つ以上の情報を取得して、撮像装置の状態判別情報として走査パターン設定部５０２へ出力し、走査パターン設定部５０２がこれらの情報により電子先幕のリセット走査の走査パターンを設定する。

次に、交換レンズ１０１内の構成について説明する。

撮像レンズ１１４は、光軸方向に移動可能となっている。ここで、撮像レンズ１１４はズームレンズ等、複数のレンズユニットで構成することもできる。レンズＣＰＵ１１５は、レンズ駆動機構１１６を介して、撮像レンズ１１４の駆動を制御する。１２２は絞りであり、被写体輝度に応じて、絞り駆動機構１１７により撮影動作で制御される。１１８はズーム駆動機構であり、一般に手動操作でズーム位置が決定され、そのズーム位置はズーム位置検出回路１１９により検出されて、レンズＣＰＵ１１５に送られる。レンズＣＰＵ１１５は、交換レンズ１０１側の通信接点１２０および装置本体１００側の通信接点１２１を介して、装置本体１００内の装置本体ＣＰＵ１１３と通信可能となっている。

本実施例に係わる撮像装置では、従来の一般的なメカ先幕に代えて、電子シャッタ（電子先幕）とメカ後幕を用いて、本撮影を行うことができるようになっている。

図２は、撮像素子１０４およびメカ後幕の正面図であり、電子先幕のリセット走査およびメカ後幕の走行が途中にあるときの状態を示している。

１は、電子先幕のリセット走査および読み出し走査の走査方向と、メカ後幕の走行方向を示す矢印である。撮影動作で電子先幕のリセット走査を行う場合、撮像レンズ１１４を介して撮像素子１０４の撮像面で結像した被写体像は上下が反転するため、撮像面の下側から上側に向かってリセット走査が行われる。２は撮像素子１０４の撮像面である。３はメカ後幕であり、撮像面２の一部の領域を遮光している。４は撮像素子１０４上の電荷リセットされるライン（リセットライン）を示している。リセットライン４は、電子先幕の先端に相当する。

リセットライン４とメカ後幕３の先端５との間のスリットによって形成される領域６は、撮像素子１０４において露光による電荷蓄積が行われている領域（電荷蓄積領域）である。撮像素子１０４内の特定の画素において、リセットライン４が通過してから、すなわち、リセット動作が開始されてから、メカ後幕３によって遮光状態となるまでの時間は、上記特定の画素における露光による電荷蓄積時間となる。また、電荷蓄積の開始タイミングは、撮像素子１０４の行毎で異なっており、撮像面のうち最も下に位置する行で電荷蓄積動作が最も早く開始され、最も上に位置する行で電荷蓄積動作が最も遅く開始される。

図３〜図５は、電子先幕のリセット走査の走査パターンとメカ後幕の走行パターンとの関係を示す図であり、それぞれ横軸は時間、縦軸は撮像素子１０４上の下から上への距離を示している。

図３は、通常の状態である。１２はメカ後幕の走行カーブを示し、走行開始から徐々に速度が上がる状態を示している。１１は電子先幕のリセット走査の走査パターンを示し、メカ後幕の走行カーブとほぼ同じ走査パターンで露出むらの無い適正な露光が得られる。

図４は、メカ後幕の幕速が速くなった状態である。１３はメカ後幕の走行カーブを示し、幕速が速くなったため、図３のカーブ１２に比べ走行カーブが立ってきている。１４は電子先幕のリセット走査の走査パターンを示し、図３と同じである。

図４からわかるように、撮像素子１０４の撮像面の上になるにしたがって、電子先幕の走査パターンとメカ後幕の時間間隔が短くなり、撮像素子１０４の上になるにしたがって露出が不足し、露出むらを生じ、画面全体の露出も不足する。

このような状態を補償するため、状態判別部５０１からメカ後幕の幕速が変化する旨を示す情報が走査パターン設定部５０２に出力される。よって、走査パターン設定部５０２は電子先幕の走査パターン１５を設定し、メカ後幕の走行カーブ１３と同様の立った走行カーブとする。このことにより、メカ後幕の走行カーブとほぼ同じ走査パターンとなり、露出むらの無い、適正な露光が得られる。

ここで、メカ後幕の幕速が変化する旨を示す情報としては、累積作動回数情報、姿勢情報、および、温度情報が、例としてあげられる。累積作動回数情報は、メカ後幕の走行回数を示す情報であり、この走行回数が増加するほど、メカ後幕とシャッタ地板の摩耗等によりメカ後幕の幕速が遅くなる。姿勢情報は撮像装置の姿勢を示す情報であり、メカ後幕が重力に逆らう方向に走行すればその幕速が遅くなり、メカ後幕が重力に従う方向に走行すればその幕速が速くなる。温度情報は撮像装置内部の温度を示す情報であり、温度が高くなるとメカ後幕の幕速が速くなり、温度が低くなるとメカ後幕の幕速が遅くなる。これらメカ後幕の幕速が変化する旨を示す情報は、実験的に適切な値を求めればよく、装置本体ＣＰＵ１１３内の不図示のメモリにテーブルデータとして保持されている。走査パターン設定部５０２は、これら累積作動回数情報、姿勢情報、温度情報を排他的に利用するのではなく、互いの情報による幕速の変化量を総合して、最終的な電子先幕の走査パターン１５を設定する。

図５は、メカ後幕の幕速が遅くなった状態を示す。１６はメカ後幕の走行カーブを示し、幕速が遅くなったため、図３のカーブ１２に比べて走行カーブが寝てきている。１７は電子先幕のリセット走査の走査パターンを示し、図３と同じである。

図５からわかるように、撮像素子１０４の撮像面の上になるにしたがって、電子先幕の走査パターンとメカ後幕の時間間隔が長くなり、撮像面の上になるにしたがって露出が過剰になり、露出むらを生じ、画面全体の露出も過剰になる。

このような場合、状態判別部５０１からメカ後幕の幕速が遅くなる情報が走査パターン設定部５０２に出力される。よって、走査パターン設定部５０２は電子先幕の走査パターン１８を設定し、メカ後幕の走行カーブ１６と同様の寝た走行パターンとする。このことにより、メカ後幕の走行カーブとほぼ同じ走査パターンとなり、露出むらの無い、適正な露光が得られる。

走査パターン設定部５０２は、あらかじめ記憶された複数の走査パターンの中から設定してもよく、または、あらかじめ設定された走査パターンから演算により設定しても良い。

図６は、本実施例に係わる撮像装置の撮影シーケンスを示すフローチャートであり、以下この図を用いて説明する。

ステップ＃１より動作を開始し、ステップ＃２では、撮影準備動作を開始するスイッチＳＷ１のＯＮ，ＯＦＦを判定する。この結果、スイッチＳＷ１がＯＮであればステップ＃３へ進み、ＯＦＦであればＯＮするまでこのステップで待機する。

スイッチＳＷ１がＯＮであるとしてステップ＃３へ進むと、図示しない測光センサにより被写体の輝度を測定し、得られる測光出力とＩＳＯ感度設定等の情報によりレンズの絞りを決定する。次のステップ＃４では、図示しない測距系によって被写体距離情報が取得し、撮像レンズ１１４のフォーカス位置を決定する。そして、次のステップ＃５にて、被写体輝度、絞り、ＩＳＯ感度設定等によりシャッタ速度を決定する。

次のステップ＃６では、状態判別部５０１により累積作動回数情報、姿勢情報、温度情報等の撮像装置の状態情報を取得する。そして、次のステップ＃７にて、走査パターン設定部５０２が状態判別部５０１からの撮像装置の状態情報により、電子先幕のリセット走査時の走査パターンを設定する。続くステップ＃８では、撮影動作を開始させるために操作されるスイッチＳＷ２のＯＮ，ＯＦＦを判定する。この結果、スイッチＳＷ２がＯＮであればステップ＃９へ進み、ＯＦＦであればステップ＃２へ戻り、以下同様の動作を繰り返す。

スイッチＳＷ２がＯＮであるとしてステップ＃９へ進むと、撮影動作に移行し、ミラー部材１０２をアップさせる。そして、次のステップ＃１０にて、走査パターン設定部５０２が設定した走査パターンで電子先幕のリセット動作を開始する。続くステップ＃１１では、メカ後幕の走行を開始し、撮像素子１０４上で電荷蓄積動作を順次行う。最後にステップ＃１２にて、ミラー部材１０２のダウンとシャッタチャージを行って撮影の一連のシーケンスを終了する。

以上の実施例によれば、電子先幕、メカ後幕よりなるシャッタを備えた撮像装置において、状態判別部５０１にて取得した累積作動回数情報等の撮像装置の状態情報を走査パターン設定部５０２に出力する。これにより、走査パターン設定部５０２にて撮像装置の状態に応じて変化するメカ後幕の走行カーブと同様の特性を持つ電子先幕の走査パターンが設定され、該走査パターンによって撮像素子１０４の行毎に順次、電荷蓄積開始走査が行われる。

上記のように状態判別部５０１にて判別される撮像装置の状態情報により電子先幕の走査パターンを設定するようにしているので、複雑な構成にすることなく、露出の誤差や露出むらの無い適正画像を得ることができる。

（本発明と実施例の対応）
撮像素子１０４が本発明の、受光した光を電荷として蓄積する撮像素子に相当する。また、パルス発生回路１０７、垂直駆動変調回路１０８が本発明の、撮像素子の電荷蓄積開始のためのリセット走査を行う電子先幕手段に相当する。また、メカニカルシャッタ１０５、シャッタ駆動機構１０６が本発明の、電荷蓄積を終了するために前記撮像素子の撮像面を遮光するメカニカル後幕手段に相当する。また、状態判別部５０１が本発明の状態判別手段に、走査パターン設定部５０２が走査パターン設定手段に、それぞれ相当する。

本発明の一実施例に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係わる電子先幕とメカ後幕の関係を示す撮像面の正面図である。 本発明の一実施例における通常の電子先幕のリセット走査の走査パターンとメカ後幕の走行パターンとの関係を示す図である。 本発明の一実施例においてメカ後幕の幕速が速くなった状態のリセット走査の走査パターンとメカ後幕の走行パターンとの関係を示す図である。 本発明の一実施例においてメカ後幕の幕速が遅くなった状態のリセット走査の走査パターンとメカ後幕の走行パターンとの関係を示す図である。 本発明の一実施例に係わる撮像装置の撮影動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 装置本体
１０１ 交換レンズ
１０４ 撮像素子
１０５ メカニカルシャッタ
１０６ シャッタ駆動機構
１０７ パルス発生回路
１０８ 垂直駆動変調回路
１０９ 信号処理回路
１１３ 装置本体ＣＰＵ
５０１ 状態判別部
５０２ 走査パターン設定部

Claims (6)

1. 受光した光を電荷として蓄積する撮像素子と、
   前記撮像素子の電荷蓄積開始のためのリセット走査を行う電子先幕手段と、
   前記電荷蓄積を終了するために前記撮像素子の撮像面を遮光するメカニカル後幕手段とを有する撮像装置において、
   当該撮像装置の状態を判別する状態判別手段と、
   前記状態判別手段からの状態情報により前記電子先幕手段の走査パターンを設定する走査パターン設定手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記状態判別手段は、当該撮像装置の累積作動回数を判別し、状態情報として出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記状態判別手段は、当該撮像装置の姿勢を判別し、状態情報として出力す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。
4. 前記状態判別手段は、当該撮像装置の温度を判別し、状態情報として出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記走査パターン設定手段は、あらかじめ記憶された複数の走査パターンの中から、前記メカニカル後幕手段の走行特性と同様な走査パターンを設定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記走査パターン設定手段は、あらかじめ設定された走査パターンから演算により、前記メカニカル後幕手段の走行特性と同様な走査パターンを設定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。

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