JP2008311711A

JP2008311711A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2008311711A
Application number: JP2007154954A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ariga; 雄一有賀
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】電子先幕手段とメカニカル後幕手段とをシャッタとして用いて露光制御を行う際のシャッタ効率の影響による露光のむらを抑制し、適切な露光時間を与えることのできる撮像装置を提供する。
【解決手段】受光した光を電荷として蓄積する撮像手段１０７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１１５，１０９と、電荷蓄積を終了するために撮像手段の撮像面を遮光するメカニカル後幕手段とをシャッタとして有する撮像装置において、電子先幕手段をリセット走査させ、メカニカル後幕手段１１５，１０６，１０５を走行させて、露光制御を行う際の露光のむら量を、電子先幕手段とメカニカル後幕手段とによるスリット幅と撮像手段に届く光束の幅の少なくとも一方に基づいて演算する演算手段１１５と、演算手段により求められた露光のむら量を補正する補正手段１１５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とをシャッタとして用いて露光制御を行う撮像装置に関するものである。

一眼レフタイプのデジタルカメラには、フォーカルプレンシャッタ（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（特許文献１）。この種のシャッタでは、メカニカルシャッタにより後幕が構成され、後幕の走行に先行して、撮像素子の画素の電荷蓄積開始走査を行う電子シャッタ（電子先幕）を駆動することにより撮影が行われる。

ＣＭＯＳセンサを用いた撮像素子では、画素毎或いはライン毎に画素をリセット走査（画素の蓄積電荷量をゼロにする走査）し、その後、画素毎或いはライン毎にそれぞれ所定の時間を経過してから信号読み出しの走査を行うことで電子シャッタを実現できる。即ち、このような撮像素子の電荷蓄積開始走査では、例えば走査ライン毎に各画素のリセットが行われ、続いて電荷蓄積が開始されることになる。このような電荷蓄積開始走査をリセット走査と記す。その後、後幕のメカニカルシャッタによって撮像素子が遮光された後、各画素の素子に蓄積された電荷を読み出す読み出し走査が行われる。従って、このリセット走査の走査パターンは、後幕のメカニカルシャッタの走行特性に合わせたものとなっている。

また、一眼レフタイプのデジタルカメラは一般に撮像レンズの交換が可能であり、装着された撮像レンズにより焦点距離や瞳位置距離（撮像面からレンズの射出瞳位置までの距離）は変化する。メカニカルシャッタと電子シャッタを併用した上述のシャッタを用いてカメラを構成する場合、電子シャッタは撮像素子面で機能するが、メカニカルシャッタは撮像素子面から光軸方向に離れて配置される。従って、撮像レンズの焦点距離、瞳位置距離等により、メカニカルシャッタによる撮像面の遮光位置は変化してしまう。このため、特にスリット幅の狭い高速秒時（リセット走査の実行からメカニカルシャッタによる遮光までの時間が短い場合）に、装着された撮像レンズによってシャッタ走行方向に露光むらが発生してしまう。そこで、この露光むら補正の技術を示した構成が提案されている（特許文献２）。

上記提案における露光むらの補正について、図８〜図１０を用いて簡単に説明を行う。

図８は、撮像素子１０７を正面に見て、その上を電子先幕シャッタ２０１とメカニカルシャッタ（以下、メカ後幕シャッタ）２０２が走行していくある一瞬を示している。電子先幕シャッタ２０１とメカ後幕シャッタ２０２との間が光の届いている電荷蓄積領域となっていて、この電荷蓄積領域が各シャッタの走行に応じて撮像素子１０７上を矢印の方向に移動していく。

図９は、これらのシャッタと撮像素子１０７を横から見た場合の配置とレンズ１０１の位置を示している。ここで、電子先幕シャッタ２０１は撮像素子１０７の画素を上から順番にリセット状態から蓄積状態に切り換えて行く事により実現しているので、イメージ的には撮像素子１０７に接して電子先幕シャッタ２０１が走行するように示すことができる。それに対して、メカ後幕シャッタ２０２は撮像素子１０７に接して配置することができないので、光軸方向に距離ｄｓだけ離れた位置に配置される。従来のメカ先幕シャッタとメカ後幕シャッタの組み合わせでは、どちらのシャッタも撮像素子１０７から距離ｄｓだけ離れているのに対して、電子先幕シャッタ２０１とメカ後幕シャッタ２０２の組み合わせではそれぞれのシャッタが距離ｄｓだけ離れることとなる。

この時に、撮像レンズ１０１からの光線が撮像素子１０７にどのように届くかについて考えてみる。図９（ａ）はシャッタの走り始めの状態を示している。ここで、メカ後幕シャッタ２０２と電子先幕シャッタ２０１のスリット幅がｘになるように制御すると、距離ｄｓ分の差があるため、領域ｄｘ分だけ余計に露光されてしまう。また、図９（ｂ）はシャッタの走行の終わりを示している。ここでも、メカ後幕シャッタ２０２と電子先幕シャッタ２０１のスリット幅がｘになるように制御すると、距離ｄｓ分の差があるため、今度は領域ｄｘ分だけ露光量が足りなくなってしまう。このスリット幅ｘに対する露光量の割合をシャッタ効率という。図９（ａ），（ｂ）の例では、領域ｄｘが大きくなるほどシャッタ効率が低くなる。

図１０は、横軸を時間、縦軸をシャッタの位置として、電子先幕シャッタ２０１の走行カーブ３０１とメカ後幕シャッタ２０２の走行カーブ３０２とメカ先幕シャッタの走行カーブ３０３を示している。この図１０では、メカ先幕シャッタがメカ後幕シャッタ２０２と対としてある場合を想定している。

本来、電子先幕シャッタ２０１の走行カーブ３０１とメカ先幕シャッタの走行カーブ３０３とは同じにする筈だが、各シャッタの配置位置が光軸方向に異なる。そのため、領域ｄｘ分の補正が必要となり、点線の走行カーブ３０１となるように電子先幕シャッタ２０１を制御している。また、領域ｄｘは撮像レンズ１０１と撮像素子１０７との距離ｆと電子先幕シャッタ２０１とメカ後幕シャッタ２０２との距離ｄｓとによって変わってしまう。そのため、これも考慮して補正を行っている。
特開平１１−４１５２３号公報特開２００７−０５３７４２号公報

上記提案の技術では、電子先幕シャッタ２０１とメカ後幕シャッタ２０２とによる露光時間制御において、電子先幕シャッタ２０１とメカ後幕シャッタ２０２との位置関係を、距離を用いて静的に解析している。言い換えれば、露光中のある一瞬の電子先幕シャッタ２０１とメカ後幕シャッタ２０２の位置関係のみに着目している。そして、メカ後幕シャッタ２０２の撮像素子１０７上の見かけ上の位置を用いて先幕と後幕とによる露光時間が適切になるように制御しているのみであった。したがって、その前後の電子先幕シャッタ２０１とメカ後幕シャッタ２０２の位置関係も考慮したシャッタ効率の蓄積結果、即ち、動的に移動しているシャッタのシャッタ効率の影響までは考慮されていなかった。

（発明の目的）
本発明の目的は、電子先幕手段とメカニカル後幕手段とをシャッタとして用いて露光制御を行う際のシャッタ効率の影響による露光のむらを抑制し、適切な露光時間を与えることの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手段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手段の撮像面を遮光するメカニカル後幕手段とをシャッタとして有する撮像装置において、前記電子先幕手段をリセット走査させ、前記メカニカル後幕手段を走行させて、露光制御を行う際の露光のむら量を、前記電子先幕手段と前記メカニカル後幕手段とによるスリット幅と前記撮像手段に届く光束の幅の少なくとも一方に基づいて演算する演算手段と、前記演算手段により求められた露光のむら量を補正する補正手段とを有する撮像置とするものである。

本発明によれば、電子先幕手段とメカニカル後幕手段とをシャッタとして用いて露光制御を行う際のシャッタ効率の影響による露光のむらを抑制し、適切な露光時間を与え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るデジタルカメラ（撮像装置）１００の概略構成を示す図である。図１において、１０１は被写体の光学像を撮像素子１０７に結像させる撮像レンズであり、絞り機構を内包している。１０２はレンズ駆動部であり、全体制御・演算部１１５による制御に基づき、撮像レンズ１０１に対してフォーカスレンズや絞りの駆動を行う。１０３は撮像レンズ１０１を通った光学像を不図示のファインダーに導くためのミラーであり、一般的にクイックリターン（ＱＲ）ミラーと言われる。このＱＲミラー１０３は、撮影時以外には図１のように撮影光路内に進入してファインダに光学像を導いているが、撮影時には跳ね上がって（撮影光路外に退避して）撮像素子１０７に光学像を導くように後述のミラー駆動部により駆動される。

１０４はミラー駆動部であり、後述の全体制御・演算部１１５による制御に基づいてミラー１０３の駆動を行う。１０５はいわゆるデジタル一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーン型の後幕に相当するシャッタ羽根を有するシャッタ（図４にて後述）であり、撮像レンズ１０１を通ってきた光学像の露光時間の制御と遮光を行う。１０６はシャッタ駆動部であり、全体制御・演算部１１５による制御に基づいてシャッタ１０５の駆動を行う。

１１３は被写体の輝度を測定する測光部、１１４は被写体までの距離を測定する測距部である。後述の全体制御・演算部１１５は、これらの出力信号に基づいてレンズ駆動部１０２とシャッタ駆動部１０６を制御してフォーカス制御と露光量の制御を行う。但し、これは静止画像の撮影の場合であり、動画像の撮影の場合、全体制御・演算部１１５は、これら測光部１１３及び測距部１１４は用いず、後述の撮像素子１０７の画像信号を基に測距や測光の制御を行う。

１０７は撮像レンズ１０１により結像された被写体の光学像を画像信号として取り込むための（固体）撮像素子である。本実施例に係わる撮像素子１０７は、例えばＣＭＯＳセンサで形成されている。１０８は撮像信号処理部であり、撮像素子１０７から出力される画像信号の増幅処理やアナログ・ディジタル変換処理を行う。撮像信号処理部１０８は、さらにＡ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理、或いは、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う。１０９はタイミング発生部であり、撮像素子１０７と撮像信号処理部１０８に対して各種のタイミング信号を出力する。

１１５は全体制御・演算部であり、各種の演算処理と当該デジタルカメラ１００の全体を統括的に制御する。１１６はメモリ部であり、画像データを一時的に記憶し、また、各種の調整値や全体制御・演算部１１５による各種の制御を実行させるためのプログラムなどを恒久的に記憶する。１１０は記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部であり、後述の記録媒体１１１に対する画像データ等の記録処理又は記録媒体１１１から画像データ等の読み出し処理を行う。１１１は着脱可能な記録媒体であり、画像データ等の各種のデータを記録する半導体メモリ等からなる。

１１２は外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部であり、コンピュータ等の外部装置２００と通信を行う。１１７は撮影した静止画像や動画像等を表示する表示部である。

図２は、デジタルカメラ１００の一連の動作を示すフローチャートである。

デジタルカメラ１００において、不図示のメインスイッチがオンされると、各部の電源が投入され、更に、撮像信号処理部１０８などの撮像系への電源が投入され、シーケンス動作が開始される（Ｓ１０１）。不図示のレリーズボタンが半押しされると（Ｓ１０２のＹＥＳ）、画像を撮影するために全体制御・演算部１１５は、タイミング発生部１０９と撮像信号処理部１０８とを制御し、撮像素子１０７の初期化を行う（Ｓ１０３）。これにより、撮像素子１０７が画像信号を蓄積できる状態となる。

次に、全体制御・演算部１１５は、ミラー駆動部１０４を通じてミラー１０３を撮影光路外に退避させると共に、シャッタ駆動部１０６を通じてシャッタ１０５を開く（Ｓ１０４）。そして、動画用のローリング読み出し（後述）に対応したスリットローリング電子シャッタを用いて撮像素子１０７の蓄積時間を制御し、撮影シーンに適した露光を行う（Ｓ１０５）。続いて、画像信号の読み出しのためにタイミング発生部１０９と撮像信号処理部１０８とを制御し、撮像素子１０７から動画用の画像信号の読み出しを行う（Ｓ１０６）。ステップＳ１０６での読み出しは、撮像素子１０７の撮像面（画素部）の上部と下部とで画像信号の読み出されるタイミングが異なる、いわゆるローリング読み出しである。

続いて、全体制御・演算部１１５は、撮像素子１０７から読み出した動画用の画像信号を撮像信号処理部１０８で信号処理させ、撮像信号処理部１０８において、動画用の画像信号に基づく動画像データを生成する。そして、撮像信号処理部１０８で生成した動画像データを表示部１１７に表示させる（Ｓ１０７）。

そして、全体制御・演算部１１５は、撮像素子１０７から読み出した画像信号を基に、被写体輝度を測定してスリットローリング電子シャッタを制御して露光量を適正に保つ。また同時に、被写体のコントラストを計測して常に被写体にピント（焦点）が合うようにレンズ駆動部１０２に撮像レンズ１０１の駆動を行わせる（Ｓ１０８）。これにより、撮像素子１０７に被写体からの光学像が結像される。

次に、全体制御・演算部１１５は、不図示のレリーズボタンが全押しされているかを確認し、全押しされていない時（Ｓ１０９のＮＯ）には、ステップＳ１０５〜Ｓ１０９を繰り返し、周期的に画像を更新することにより、動画像を表示する。

その後、不図示のレリーズボタンが全押しされると（Ｓ１０９のＹＥＳ）、再び静止画像撮影にために全体制御・演算部１１５は、タイミング発生部１０９と撮像信号処理部１０８とを制御し、撮像素子１０７の初期化を行う（Ｓ１１０）。これにより、撮像素子１０７が画像信号を蓄積できる状態となる。次に、ステップＳ１０８で測定した測光値に基づいて電子先幕シャッタとメカ後幕シャッタとを駆動して、シャッタが所定時間だけ開くように制御し、露光を行う（Ｓ１１１）。詳細は図３を用いて後述する。

露光が終了すると、全体制御・演算部１１５は、ミラー駆動部１０４を通じてミラー１０３が撮影光路内に進入するように制御する（Ｓ１１２）。そして、画像信号の読み出しのためにタイミング発生部１０９と撮像信号処理部１０８とを制御し、撮像素子１０７から静止画用の画像信号の読み出しを行う（Ｓ１１３）。続いて、撮像素子１０７から読み出した静止画用の画像信号を撮像信号処理部１０８で信号処理させ、静止画像データを生成させる。この撮像信号処理部１０８では、静止画像データを生成する際に、欠陥補正データを用いて欠陥画素の補正等の処理も行われる。撮像信号処理部１０８で信号処理され、生成された静止画像データは、一旦、メモリ部１１６に保存される（Ｓ１１４）。

続いて、全体制御・演算部１１５は、メモリ部１１６に保存した静止画像データを記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１１０を介して記録媒体１１１に記録する（Ｓ１１５）。そして、記録媒体への記録が完了すると、撮影の一連のシーケンスを完了する（Ｓ１１６）。

以上のステップＳ１０１〜Ｓ１１６までの処理により一連の撮像シーケンスが終了し、また元の処理（Ｓ１０１）に戻る。

図３は、図２のステップＳ１１１にて実行される露光動作の詳細を示すフローチャートである。

図２のステップＳ１１１で電子先幕シャッタによる静止画撮影が開始する（Ｓ２０１）と、全体制御・演算部１１５は、タイミング発生部１０９と撮像信号処理部１０８とを制御して撮像素子１０７による電子先幕シャッタの動作を行う（Ｓ２０２）。これにより、シャッタが開いた状態となり、撮像素子１０７に電荷が蓄積されていく。これが露光状態である。

続いて、全体制御・演算部１１５は、露光時間の経過を待つ（Ｓ２０３のＮＯ）。そして露光時間が経過する（Ｓ２０３のＹＥＳ）と、シャッタ駆動部１０６を通じてメカ後幕シャッタを走行させ、シャッタ１０５を閉じる（Ｓ２０４）。これで撮像素子１０７の電荷の蓄積が停止する。これで露光動作を終了する（Ｓ２０５）。

図４は、本実施例に係わる電子先幕シャッタとシャッタ１０５、撮像素子１０７、撮像レンズ１０１の位置関係を模式的に示した図である。

図４（ａ）が本実施例に係わる電子先幕シャッタとシャッタ１０５であるメカ後幕シャッタとの配置であり、図４（ｂ）が従来のメカシャッタ（メカ先幕シャッタおよびメカ後幕シャッタ）の配置である。ここで、図８、図９と同じく、電子先幕シャッタを２０１で、メカ後幕シャッタを２０２で、メカ先幕シャッタを２０３で示す。そして、電子先幕シャッタ２０１、メカ先幕シャッタ２０３、メカ後幕シャッタ２０２は、図４の上から下の方向に走行するものとする。

本実施例に係わる図４（ａ）において、電子先幕シャッタ２０１は撮像素子１０７上に接して配置されるのに対して、メカ後幕シャッタ２０２は撮像素子１０７から距離ｄｓだけ光軸方向に離れて配置されている。撮像レンズ１０１は絞り２０４を内包して、撮像素子１０７から距離ｆだけ離れた場所に位置する。

絞り２０４によって遮られた光束のうち、撮像素子１０７のある一点に届く光束を網点で示している。ここで、絞り２０４で遮られる光束の幅をＤとし、メカ後幕シャッタ２０２の位置での光束の幅をｄとする。

従来のメカシャッタに係わる図４（ｂ）において、メカ先幕シャッタ２０３とメカ後幕シャッタ２０２は撮像素子１０７から距離ｄｓ分だけ離れた位置に配置されている。図４（ａ）と同様に、撮像レンズ１０１は絞り２０４を内包して、撮像素子１０７から距離ｆだけ離れた場所に位置する。

絞り２０４によって遮られた光束のうち、撮像素子１０７のある一点に届く光束を網点で示している。ここで、図４（ａ）と同様、絞り２０４で遮られる光束の幅をＤとし、メカ先幕シャッタ２０３、メカ後幕シャッタ２０２の位置での光束の幅をｄとする。

図５は、撮像素子１０７のある一点に届く光束と各シャッタとの位置関係と、その時に撮像素子１０７に届く光の量を時間毎に示した図である。特にここでは、シャッタのスリット幅が、シャッタ位置での光束の幅ｄと同じ場合を示している。

最初に、従来のメカシャッタ（メカ先幕シャッタ２０３とメカ後幕シャッタ２０２）による光量の変化を、図５（ｂ）により説明する。

図５（ｂ）の（１）では、メカ先幕シャッタ２０３が光束の全体を遮光しているので、未だ撮像素子１０７に光が届いていない。これが図５（ｂ）の（２）では、光束の中にメカ先幕シャッタ２０２が入ってきているので、撮像素子１０７に光束の半分程度光が届いている。図５（ｂ）の（３）では、光束を各シャッタ２０３，２０２が全く遮っていないので、すべての光束が撮像素子１０７に届いている。図５（ｂ）の（４）では、光束の中にメカ後幕シャッタ２０２が入ってきているので、撮像素子１０７に届く光束は半分程度になっている。図５（ｂ）の（５）では、シャッタが移動してメカ後幕シャッタ２０３が光束の全体を遮っている。

この時の光量の変化を、図５（ｂ）下部の斜線の平行四辺形で示しており、撮像素子１０７のある一点に届く総光量（露光量）は、この斜線の平行四辺形の面積で表している。

次に、電子先幕シャッタ２０１とメカ後幕シャッタ２０２による光量の変化を、図５（ａ）により説明する。

図５（ａ）の（１）では、電子先幕シャッタ２０１は光束の全体を遮っている。図５（ａ）の（２）でも、未だ光束を遮っているが、これを過ぎるとメカシャッタとは異なり、一気に全光束が撮像素子１０７に届くようになる。図５（ａ）の（３）でも、未だ全光束が撮像素子１０７に届いている。図５（ａ）の（４）で、メカ後幕シャッタ２０２が光束に中に入ってきて、光束を半分程度遮るようになっている。そして、図５（ａ）の（５）で、メカ後幕シャッタ２０２が光束の全体を遮るようになる。

この時の光量の変化を、図５（ａ）下部の斜線の台形で示しており、撮像素子１０７のある一点に届く総光量（露光量）は、この斜線の台形の面積で示されている。重ねて描いている点線の平行四辺形は先に説明を行ったメカシャッタによる露光量を示している。

ここで、図５（ａ）の斜線の台形と図５（ｂ）の斜線の平行四辺形とは面積は同じであり、光束の幅に対してシャッタの先幕と後幕との隙間（スリット）が広い時には、メカシャッタと電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタとで露光量に違いは発生しない。

図６は、本実施例に係わる撮像素子１０７のある一点に届く光束と電子先幕シャッタ２０１／メカ後幕シャッタ２０２との位置関係とその時に撮像素子１０７に届く光の量を時間毎に示した図である。詳しくは、シャッタのスリット幅を狭くした場合と光束の幅が広くなった場合を示している。

図６（ａ）は、シャッタのスリット幅が光束の幅ｄ（図４参照）の半分である場合を示している。

図６（ａ）の（１）、図６（ａ）の（２）では、未だ電子先幕シャッタ２０１が光束を遮っていて、光が撮像素子１０７に届いていない。図６（ａ）の（３）では、電子先幕シャッタ２０１は光束を遮っていないが、既にメカ後幕シャッタ２０２が光束を遮り始めている。図６（ａ）の（４）では、メカ後幕シャッタ２０２が光束のほとんどを遮るようになり、図６（ａ）の（５）では、メカ後幕シャッタ２０２が光束の全体を遮っている。

この時、斜線の三角形の面積は電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタによる露光量を示していて、点線の平行四辺形の面積はメカシャッタによる露光量を示している。この場合も両方の面積は一致しているので、露光量に違いは発生しない。

図６（ｂ）は、シャッタのスリット幅が更に狭くなり、光束の幅ｄの１／４になっている場合を示している。

この場合も、斜線の三角形の面積は電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタによる露光量を示していて、点線の平行四辺形の面積はメカシャッタによる露光量を示している。ここまでシャッタのスリット幅が狭くなると、点線の平行四辺形よりも斜線の三角形の面積の方が大きくなり、電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタによる露光量の方が多くなってくる。

図６（ｃ）は、シャッタのスリット幅は図６（ｂ）と同じで、光束の幅ｄが広くなった場合を示している。

図６（ｃ）の（１）では、電子先幕シャッタ２０１が光束を遮っていて光が撮像素子１０７に届いていない。図６（ｃ）の（２）でも、未だ電子先幕シャッタ２０１が光束を遮っていて、光束が撮像素子１０７に届いていないが、既にメカ後幕シャッタ２０２が光束を遮り始めている。図６（ｃ）の（３）では、電子先幕シャッタ２０１は光束を遮らなくなるが、メカ後幕シャッタ２０２がかなりの光束を遮っている。図６（ｃ）の（４）では、メカ後幕シャッタ２０２が光束の殆んどを遮り、図６（ｃ）の（５）で、光束の全体を遮っている。

この時、斜線の三角形の面積は電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタによる露光量を示していて、点線の平行四辺形の面積はメカシャッタによる露光量を示している。そして、図６（ｂ）に対して電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタによる露光量が更に多くなっていることを示している。

図５と図６で示したように、シャッタのスリット幅ｓが狭くなった場合や、撮像素子１０７に届く光束の幅ｄが広くなった場合には、電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタによる露光量はメカシャッタに対して多くなってしまう。つまり、露光のむらを生じる。そのため、適切な露光が行えなくなってしまう。

図７は、本実施例に係わる電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタによる露光量のオーバーの補正に関して説明する図である。

図７（ｃ）は、横軸を時間、縦軸をシャッタ（ＳＨ）の位置としてメカ先幕シャッタ２０３の走行カーブ３０３とメカ後幕シャッタ２０２の走行カーブ３０２とを示している。

ここではシャッタが上から下へ移動していて、メカ先幕シャッタ２０３とメカ後幕シャッタ２０２とは同じ走行カーブ（走行速度）を示している。そして、カーブの曲がり方からシャッタの走行速度が徐々に増加していることが判る。図５（ｂ）でも示したように、メカ先幕シャッタ２０３からメカ後幕シャッタ２０２までの時間が露光量となるので、シャッタの走行が遅い図中上部ではスリットの幅が狭くなる。よって、シャッタの走行が下へ行くほど早くなり、それに応じてスリットの幅も広くなっていく。

このスリット幅の変化を踏まえて、電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタの露光量のオーバーを示したのが図７（ａ）と図７（ｂ）であり、横軸を露光量（ＥＶ）、縦軸をシャッタ（ＳＨ）の位置としている。

図７（ａ）のカーブ３０４は光束の幅ｄ（図４参照）が比較的狭い場合を示しており、シャッタの走行開始の上部だけ露光量がオーバーとなっている。図７（ｂ）のカーブ３０５は光束の幅ｄがシャッタのスリット幅に対して広い場合を示しており、ほぼシャッタの全領域で露光量がオーバーとなっている。

露光量のオーバー分（露光のむら量）は、光束の幅ｄとシャッタのスリット幅ｓ（シャッタの走行速度に比例する）に応じた値を実験により求めることができる。そして、撮影した画像に対して露光量のオーバー分を補正するように、画像に対してゲインをかけることにより、適正な露光量の画像を得る。それぞれの走査ラインに対するゲインの比率が、それぞれの走査ラインに対する露光量のオーバー分の比率の逆数になるように、ゲインを設定すればよい。もしくは、露光量のオーバー分を補正するように、電子先幕シャッタの走査タイミング（走査速度）を少し早くすることにより、適切な露光量の画像を得る。それぞれの走査ラインに対するメカ先幕シャッタ２０３の走行カーブとメカ後幕シャッタ２０２の走行カーブの間隔が、それぞれの走査ラインに対する露光量のオーバー分の比率の逆数になるように、電子先幕シャッタの走査タイミングを設定すればよい。このように、これら光束の幅ｄとシャッタのスリット幅ｓの少なくとも一方を考慮することにより、動的に移動しているシャッタのシャッタ効率を向上させることが可能となる。

ここで、シャッタ走行一回の中でシャッタの走行速度は徐々に加速していて、それに応じて露光時間を一定にするためにスリット幅が徐々に広がっていくことは、図７（ｃ）により説明した。しかし、それ以外にもシャッタ速度（蓄積時間）によってもスリット幅ｓは変わってくる。因みに、高速のシャッタ速度の時には露光量のオーバー分が大きくなるが、シャッタ速度が遅くなるとオーバー分が減っていき、最終的には無くなってしまう。

また、光束の幅ｄは、撮像レンズ１０１から出てくる光束の幅Ｄと撮像レンズ１０１と撮像素子１０７との距離ｆと電子先幕シャッタ２０１とメカ後幕シャッタ２０２との距離ｄｓから求められる。しかし、ピント合わせによるレンズ移動により距離ｆの値は変化し、また、絞りの値により光束の幅Ｄも変化するので、これらに対応して露光量のオーバー分を演算すれば、シャッタ効率を更に向上させることができる。

上記実施例によれば、撮像素子１０７の画素を、上から下もしくは下から上に順番に受光が開始されるように切り換える電子先幕シャッタを有する。さらに、電子先幕シャッタと同じ方向にシャッタ羽根（羽根部材）を駆動することにより、前記画素を順次遮光してゆくように切り換えるメカ後幕シャッタを有する。さらに、電子先幕シャッタをリセット走査させ、メカ後幕シャッタを走行させて、露光制御を行う際のシャッタ効率の影響による露光のむら量を演算する全体制御・演算部１１５を有する。さらに、演算手段により求められた露光のむら量を補正する全体制御・演算部１１５を有する。

詳しくは、電子先幕シャッタとメカ後幕シャッタとによるスリット幅、前記撮像手段に届く光束の幅、シャッタ速度、絞り値の大きさにより、露光のむら量を演算する。そして、露光のむら量を、撮像素子１０７からの画像のゲインを変更することにより補正するようにしている。もしくは、露光のむら量を、電子先幕シャッタのリセット走査速度を変化させることにより補正するようにしている。

よって、電子先幕シャッタをリセット走査させ、メカ後幕シャッタを走行させて、露光制御を行う際のシャッタ効率の影響による露光のむらを抑制し、適切な露光時間を与えることができる露光制御装置または撮像装置を提供可能となる。つまり、動的に移動しているシャッタのシャッタ効率による画面上下の露光むらを補正して、静的な解析だけでは補正しきれない露光むらを補正することにより、更に露光むらの無い画像を得ることが可能となる。

（本発明と実施例に対応）
撮像素子１０７が本発明の撮像手段に、全体制御・演算部１１５、タミング発生部１０９が電子先幕手段に、全体制御・演算部１１５、シャッタ駆動部１０６、シャッタ１０５がメカニカル後幕手段に、それぞれ相当する。また、全体制御・演算部１１５が、本発明の、電子先幕手段をリセット走査させ、メカニカル後幕手段を走行させて、露光制御を行う際の露光のむら量を演算する演算手段に相当する。また、全体制御・演算部１１５が、本発明の、露光のむら量を補正する補正手段に相当する。

本発明の一実施例に係わるデジタルカメラの構成を示す図である。図１のデジタルカメラの全体シーケンスを示すフローチャートである。図２のステップＳ１１１での露光動作の詳細を示すフローチャートである。本発明の一実施例に係わる、電子先幕シャッタとメカ後幕シャッタ、撮像素子、レンズの位置関係を模式的に示した図である。本発明の一実施例に係わる、ある一点に届く光束とシャッタとの位置関係とその時に撮像素子に届く光の量を時間毎に示した図である。本発明の一実施例に係わる、ある一点に届く光束とシャッタとの位置関係とその時に撮像素子に届く光の量を時間毎に示した図である。本発明の一実施例に係わる、電子先幕シャッタ／メカ後幕シャッタによる露光量のオーバー分を説明するための図である。撮像素子を正面に見て、その上を電子先幕シャッタとメカ後幕シャッタの移動状態を示す図である。図８において、シャッタと撮像素子を横から見た場合の配置とレンズの位置を示した図である。図９における、電子先幕シャッタのリセット走査カーブとメカ後幕シャッタの走行カーブとメカ先幕シャッタの走行カーブを示した図である。

符号の説明

１０１撮像レンズ
１０２レンズ駆動部
１０５シャッタ
１０６シャッタ駆動部
１０７撮像素子
１０８撮像信号処理部
１１５全体制御・演算部
１１６メモリ部
１１７表示部
２０１電子先幕シャッタ
２０２メカ後幕シャッタ
２０３メカ先幕シャッタ

Claims

受光した光を電荷として蓄積する撮像手段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手段の撮像面を遮光するメカニカル後幕手段とをシャッタとして有する撮像装置において、
前記電子先幕手段をリセット走査させ、前記メカニカル後幕手段を走行させて、露光制御を行う際の露光のむら量を、前記電子先幕手段と前記メカニカル後幕手段とによるスリット幅と前記撮像手段に届く光束の幅の少なくとも一方に基づいて演算する演算手段と、
前記演算手段により求められた露光のむら量を補正する補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。
前記補正手段は、前記露光のむら量を、前記撮像手段からの画像のゲインを変更することにより補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記補正手段は、前記露光のむら量を、前記電子先幕手段の走査速度を変化させることにより補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。