JP2020056931A - 撮像装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレ補正機構を備えつつ、フリッカーの影響による１つの画像内における露出ムラを低減可能な撮像装置とその制御方法を提供すること。【解決手段】撮像装置は、撮像面に結像された光学像を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、開口が形成されているシャッタ地板、および開口を閉鎖する閉鎖状態と開口を開放する開放状態との間を走行可能な遮光部材を備えるシャッタと、ブレを検出する検出部と、ブレに応じて撮像素子を移動させる補正部と、画像信号に基づいて測光対象からの光の光量変化特性を算出する算出部と、光量変化特性に基づいて基準信号を生成する生成部と、基準信号、撮像素子の露光時間、および開口に対する撮像素子の位置に基づいて遮光部材の走行を開始させるタイミングを決定する決定部と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、撮像装置、特に、防振機能およびフリッカーレス撮影機能を備える撮像装置とその制御方法に関する。

近年、撮影時のブレを補正する防振機能を備える撮像装置および撮影レンズが提案されている（特許文献１参照）。また、フリッカーが生じる光源下で撮影しても、良好な画像を取得可能なフリッカーレス撮影機能を備える撮像装置が提案されている（特許文献２）。

本体にブレ補正機構を備えるカメラでは、揺れを検出し、揺れを打ち消す方向へ撮像部を動かすことで、ブレを軽減する。このようなカメラのシャッタ開口は、撮像部が動いても有効光束をけらないように、本体にブレ補正機構を備えていないカメラのシャッタ開口に比べて大きく形成されている。

フリッカーレス撮影機能を備えるカメラでは、露光中の光量変化がより少なくなるように、シャッタ動作開始タイミングを遅らせる。例えば、光量変化が極大値になるタイミングと、露光開始タイミングと露光終了タイミングとの中心と、が略一致するように調整する。このような調整は、図１０（ａ）に示されるように、シャッタ開口中心とセンサ中心とが一致する、本体にブレ補正機構を備えていないカメラでは特に問題になることはない。本体にブレ補正機構を備えるカメラでは、前述したように、撮像部のブレ補正用のストロークを考慮した分だけシャッタ開口が大きくなっている。このようなカメラでフリッカーレス撮影を行う場合、図１０（ｂ）に示されるように、センサ位置がシャッタ開口の上端側である場合や、下端側である場合、フリッカーレス撮影の撮影タイミングからずれてしまうおそれがある。そのため、１つの画面内における露出ムラが悪化してしまう。

特許文献３では、ブレ補正を行う際にシャッタを撮像部とともに移動させる撮像装置が開示されている。

特許第４７０４０７１号公報 特開２０１５−２１０２８３号公報 特許第４５９６２６８号公報

しかしながら、特許文献３の撮像装置では、シャッタ開口を大きくする必要はないが、ブレ補正用の可動部分が重く大きくなってしまうため、駆動用コイルや磁石を大型化する必要がある。

本発明では、ブレ補正機構を備えつつ、フリッカーの影響による１つの画像内における露出ムラを低減可能な撮像装置とその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての撮像装置は、撮像面に結像された光学像を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、開口が形成されているシャッタ地板、および開口を閉鎖する閉鎖状態と開口を開放する開放状態との間を走行可能な遮光部材を備えるシャッタと、ブレを検出する検出部と、ブレに応じて撮像素子を移動させる補正部と、画像信号に基づいて測光対象からの光の光量変化特性を算出する算出部と、光量変化特性に基づいて基準信号を生成する生成部と、基準信号、撮像素子の露光時間、および開口に対する撮像素子の位置に基づいて遮光部材の走行を開始させるタイミングを決定する決定部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ブレ補正機構を備えつつ、フリッカーの影響による１つの画像内における露出ムラを低減可能な撮像装置とその制御方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るカメラシステムの説明図である。 シャッタ機構の説明図である。 ブレ補正部の分解斜視図である。 撮像装置の動作を説明するフローチャートである。 撮像装置の動作シーケンスの説明図である。 遮光部材の走行カーブを示す図である。 撮像素子が開口の中心に位置する場合の、フリッカー同期信号とシャッタ走行開始信号との関係を示す図である。 撮像素子が開口の上端側に位置する場合の、フリッカー同期信号とシャッタ走行開始信号との関係を示す図である。 撮像素子が開口の下端側に位置する場合の、フリッカー同期信号とシャッタ走行開始信号との関係を示す図である。 フリッカーレス撮影におけるセンサ露光範囲とシャッタ開口範囲との関係を示す図である（従来例）。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るカメラシステム１００の説明図である。図１（ａ）および図１（ｂ）はそれぞれ、カメラシステム１００の中央断面図および電気的構成を示すブロック図である。カメラシステム１００は、撮像装置１、および撮像装置１に着脱可能に取り付けられるレンズユニット２から構成されている。撮像装置１とレンズユニット２とは、電気接点１１を介して電気的に接続される。なお、本実施形態では、レンズユニット２は、撮像装置１に着脱可能に取り付けられるように構成されているが、撮像装置１内に設けられていてもよい。

撮像装置１は、カメラシステム制御回路５、撮像素子６、画像処理部７、メモリ手段８、表示手段９、操作検出部１０、ブレ補正部（補正部）１４、ブレ検出部（検出部）１５、およびシャッタ機構１６を備える。表示手段９は、背面表示装置９ａおよびＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗｆｉｎｄｅｒ）９ｂから構成される。背面表示装置９ａは、タッチパネルになっており、操作検出部１０に接続されている。ブレ検出部１５は、振動ジャイロセンサなどで構成され、撮影光学系３の光軸４周りの回転を含む撮像装置１の回転ブレを検出可能である。ブレ補正部１４は、ブレ検出部１５の検出結果に応じて、撮像素子６の撮像面に結像された光学像のぶれを低減するために撮像素子６を光軸４に直交する平面内で並進させるとともに光軸４周りに回転させる。レンズユニット２は、複数のレンズから構成される撮影光学系３、レンズシステム制御回路１２、およびレンズ駆動手段１３を備える。レンズ駆動手段１３は、焦点レンズ、ブレ補正レンズ、および絞りなどを駆動する。

カメラシステム制御回路５は、図１（ｃ）に示されるように、算出部５ａ、生成部５ｂ、予測部５ｃ、決定部５ｄを有する。算出部５ａは、撮像素子６から出力される画像信号に基づいて、測光対象からの光の光量変化周期や光量が所定の条件を満たすタイミングなどの光量変化特性を算出する。生成部５ｂは、算出部５ａにより算出された光量変化特性に基づいて基準信号となるフリッカー同期信号を生成する。予測部５ｃは、レリーズボタンの押下による撮影指示から所定時間後の撮像素子６の位置を予測する。決定部５ｄは、フッリカー同期信号、撮像素子６の露光時間、および後述するシャッタ機構１６に形成された開口１７ａに対する撮像素子６の位置に基づいてシャッタ走行開始タイミングを決定する。

撮影光学系３、撮像素子６、およびシャッタ機構１６は、撮像手段として機能する。メモリ手段８および表示手段９は、記録再生手段として機能する。カメラシステム制御回路５、操作検出部１０、レンズシステム制御回路１２、レンズ駆動手段１３、ブレ補正部１４、およびブレ検出部１５は、制御手段として機能する。

撮像手段は、物体からの光を、撮影光学系３を介して撮像素子６の撮像面に光学像を結像する光学処理系である。撮像素子６から得られるピント評価量／適当な露光量に基づいて撮影光学系３を調整することで、適切な光量の物体光を撮像素子６に露光するとともに、撮像素子６の撮像面に光学像を結像する。シャッタ機構１６は、開閉動作を行うことで撮像素子６の露光時間を制御する。撮像素子６は、光学像を光電変換して画像信号を出力する。

図２は、シャッタ機構１６の説明図である。シャッタ機構１６は、開口１７ａが形成されているシャッタ地板１７を備える。開口１７ａの幅および高さは、図２（ａ）の点線で示されるように、撮像素子６が、光軸４に直交する平面内の最大並進運動および光軸４周りの最大回転運動を行う場合の移動範囲よりも大きく設定されている。そのため、撮像素子６が光軸４に直交する平面内の最大並進運動および光軸４周りの最大回転運動を行う場合でも、開口１７ａは撮像素子６に入射する光線をけらない。

図２（ｂ）に示されるように、シャッタ機構１６は、シャッタ先幕４１およびシャッタ後幕４２から構成される遮光部材を備える。各幕は、撮像素子６の撮像面への光を遮光するために開口１７ａを閉鎖する閉鎖状態と撮像素子６の撮像面に光を導くために開口１７ａを開放する開放状態との間を走行可能である。シャッタ先幕４１は、露光時、閉鎖状態から開放状態になるように方向４３へ走行する。シャッタ後幕４２は、露光時、開放状態から閉鎖状態になるように方向４４へ走行する。先幕スリット形成部４１−１の位置により、露光開始タイミングが決まる。後述する先幕走行カーブは、先幕スリット形成部４１−１の位置の時間変化を示す。また、後幕スリット形成部４２−１の位置により、露光終了タイミングが決まる。後述する後幕走行カーブは、後幕スリット形成部４２−１の位置の時間変化を示す。

カメラシステム制御回路５は、露光時、シャッタ先幕４１およびシャッタ後幕４２の走行開始タイミングを制御する。また、カメラシステム制御回路５は、シャッタ先幕４１およびシャッタ後幕４２の走行カーブ情報に基づいて、走行曲線の特定の箇所と走行方向（またはその反対方向）において所定量だけ離れた箇所との２点間の通過に要する時間を計算することができる。

画像処理部７は、内部にＡ／Ｄ変換器、ホワイトバランス調整回路、ガンマ補正回路、および補間演算回路等を備え、記録用の画像を生成する。また、画像処理部７は、色補間処理手段を備え、ベイヤ配列の信号から色補間（デモザイキング）処理を施してカラー画像を生成する。また、画像処理部７は、画像、動画、および音声などの圧縮を行う。

メモリ手段８は、カメラシステム制御回路５からの出力を保持する。また、メモリ手段８は、前述したシャッタ先幕４１およびシャッタ後幕４２の走行カーブ情報を保持している。

カメラシステム制御回路５は、撮像の際のタイミング信号などを生成して出力する。また、カメラシステム制御回路５は、外部操作に応じて、撮像手段、画像処理部７、および記録再生手段を制御する。例えば、ユーザー操作による不図示のレリーズボタンの押下を操作検出部１０が検出すると、カメラシステム制御回路５は、撮像素子６の駆動や、画像処理部７の動作および圧縮処理などを制御する。これにより、静止画および動画の撮影が可能である。また、カメラシステム制御回路５は、表示手段９によって情報表示を行う情報表示装置の各セグメントの状態を制御する。さらに、カメラシステム制御回路５は、表示手段９にユーザーに提示する像を表示する。

以下、光学系の調整動作について説明する。カメラシステム制御回路５は、画像処理部７に接続されており、撮像素子６から出力される画像信号に基づいて焦点位置や絞り値を求める。すなわち、カメラシステム制御回路５は、撮像素子６から出力される画像信号に基づいて測光動作および焦点検出動作を行い、露出条件（Ｆナンバーやシャッタスピード等）を決定する。

算出部５ａは、前述したように、撮像素子６から出力される画像信号に基づいて、測光対象からの光の光量変化周期や光量が所定の条件を満たすタイミングなどの光量変化特性を算出する。ここで、光量が所定の条件を満たすタイミングとは、例えば、光量が最大となるタイミングや光量が最小となるタイミングである。

カメラシステム制御回路５は、電気接点１１を介してレンズシステム制御回路１２に指令を出す。レンズシステム制御回路１２は、指令に基づいてレンズ駆動手段１３を制御する。手ブレ補正を行うモードでは、撮像素子６から出力された画像信号に基づいてレンズ駆動手段１３を介してブレ補正レンズが制御される。

カメラシステム制御回路５は、撮像素子６の撮像面に結像された光学像のぶれを低減するために、ブレ検出部１５からの信号に基づいて目標値を算出するとともに、算出された目標値に基づいてブレ補正部１４の駆動制御を行う。

以下、図３を参照して、ブレ補正部１４について説明する。図３は、ブレ補正部１４の分解斜視図である。ブレ補正部１４は、制御用の電気的構成を有するが、簡単のため、図３では、ブレ補正を行う機構のみを示している。図３の一点鎖線は、光軸４に平行な線である。図３において、移動しない部材（＝固定部）には１００番台の番号が付されている。また、移動する部材（＝可動部）には２００番台の番号が付されている。さらに、固定部と可動部との間で挟持されるボールには３００番台の番号が付されている。

上部ヨーク１０１、上部磁石１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ、下部磁石１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅ，１０７ｆおよび下部ヨーク１０８は磁気回路（閉磁路）を形成している。上部磁石１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆは、上部ヨーク１０１に吸着した状態で接着固定されている。下部磁石１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅ，１０７ｆは、下部ヨーク１０８に吸着した状態で接着固定されている。上部磁石１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆおよび下部磁石１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅ，１０７ｆはそれぞれ、光軸方向（図３の上下方向）に沿って着磁されている。また、隣接する磁石（例えば、上部磁石１０３ａ，１０３ｂ）は、互いに異なる向きに着磁されている。また、対向する磁石（例えば、上部磁石１０３ａと下部磁石１０７ａ）は、互いに同じ向きに着磁されている。このような構成により、上部ヨーク１０１と下部ヨーク１０８との間に光軸方向へ強い磁束密度が生じる。

上部ヨーク１０１と下部ヨーク１０８との間には、強い吸引力が生じるが、本実施形態では、メインスペーサ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃおよび補助スペーサ１０４ａ，１０４ｂにより上部磁石と下部磁石との間を適当な間隔に保つことができる。適当な間隔とは、上部磁石と下部磁石との間にコイル２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃおよびＦＰＣ２０１を適当な空隙を確保しつつ配置可能な間隔である。メインスペーサ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃには、ネジ穴が設けられている。上部ヨーク１０１は、ビス１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃによってメインスペーサ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃに固定される。メインスペーサ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの胴部には、ゴムが設置されている。設置されたゴムは、可動部の機械的端部（いわゆるストッパー）を形成している。

下部ヨーク１０８は、ビス１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃによってベース板１１０に固定される。ベース板１１０には、下部磁石１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅ，１０７ｆを避けるように穴が設けられている。下部磁石１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅ，１０７ｆは、ベース板１１０よりも厚み方向の寸法が大きく、これらの穴から突出する。

可動部２０３は、マグネシウムダイキャストまたはアルミダイキャストであり、軽量で剛性が高い。可動部２０３には、各要素が固定されている。ＦＰＣ２０１には、図３で見えない側の面の、位置検出素子取り付け位置２０２ａ、２０２ｂ，２０２ｃに対応する位置に位置検出素子が取り付けられている。位置検出素子として、前述した磁気回路を利用して位置を検出できるように、例えば、ホール素子などを用いることができる。ホール素子は小型であるため、コイル２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの巻き線の内側に配置される。可動部２０３には、撮像素子６、コイル２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃおよびホール素子が接続されている。

ベース板１１０には、固定部転動板１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃが接着固定されている。可動部２０３には、可動部転動板２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃが接着固定されている。これらの転動板は、ボール３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃの転動面を形成する。転動板を別途設けることで表面粗さや硬さなどを好ましい状態に設計することが容易となる。

コイル２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃに電流を流すことで、フレミング左手の法則に従う力が発生し、可動部２０３を移動させることができる。また、位置検出素子であるホール素子の信号を用いることでフィードバック制御を行うことができる。ホール素子の信号値を適当に制御することで、可動部２０３を光軸４に直交する平面内で並進させることができるとともに、光軸４周りに回転させることができる。

以下、撮像素子６をブレ補正駆動しつつ、フリッカーの影響を低減させた撮影を行うための動作について説明する。図４は、撮像素子６をブレ補正駆動しつつ、フリッカーの影響を低減させた撮影を行うための撮像装置１の動作を説明するフローチャートである。図５は、撮像装置１の動作シーケンスの説明図である。図５では、横軸を時間として、上からシフト変位、ユーザー操作、防振制御、フリッカー同期信号、測光・焦点検出、撮像素子６の位置予測、およびシャッタ幕走行の動作タイミングが示されている。

以下、図４のフローチャートに沿って、撮像装置１の動作を説明する。図４のフローチャートは、撮像装置１の電源がＯＮすることで開始される。図５では、タイミング５１に対応する。

ステップＳ１０１では、カメラシステム制御回路５は、絞り優先／シャッタ優先等の各種設定値から構成される撮影設定を読み込む。

ステップＳ１０２では、カメラシステム制御回路５は、撮像装置１の電源がＯＦＦされたかどうかを判定する。電源がＯＦＦされた場合、本フローを終了し、電源がＯＦＦされていない場合、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、カメラシステム制御回路５は、測光・焦点検出を行う。カメラシステム制御回路５は、ライブビュー画像を取り込む場合の露出条件などを決定する。図５では、測光・焦点検出のグラフでタイミング５１の後にＯＦＦからＯＮへの遷移に対応する。

ステップＳ１０４では、カメラシステム制御回路５は、ライブビュー表示を行う。これにより、背面表示装置９ａまたはＥＶＦ９ｂに画像が表示される。図５では、タイミング５１からタイミング５２の間に対応する。

ステップＳ１０５では、カメラシステム制御回路５は、レリーズボタンが半押しされたかどうか（Ｓ１スイッチがＯＮされたかどうか）を判定する。Ｓ１スイッチがＯＮされた場合、ステップＳ１０６に進み、Ｓ１スイッチがＯＮされていない場合、ステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０６では、カメラシステム制御回路５は、防振制御を開始する。図５では、防振制御のグラフでタイミング５２の後にＯＦＦからＯＮへの遷移に対応する。

ステップＳ１０７では、カメラシステム制御回路５は、測光・焦点検出を行う。カメラシステム制御回路５は、撮像素子６から出力される画像信号に応じて、絞り値やシャッタスピード（ＴＶ）を決定する。図５では、測光・焦点検出のグラフでタイミング５２の後にＯＦＦからＯＮへの遷移に対応する。

ステップＳ１０８では、カメラシステム制御回路５は、フリッカー検出用に複数回の電荷の蓄積および画像信号の読み出しを行う。本実施形態では、電荷の蓄積および画像信号の読み出しは、フレームレート６００ｆｐｓ、すなわち約１．６６７ｍｓ周期で連続して１２回行われる。６００ｆｐｓは、あらかじめ想定されるフリッカー周波数（１００Ｈｚと１２０Ｈｚ）の最小公倍数に等しい値である。また、フレームレート６００ｆｐｓで１２回蓄積を行うことで、全体として２０ｍｓの期間で蓄積を行うことになる。そのため、商用電源周波数が５０Ｈｚ，６０Ｈｚのどちらであっても、フリッカー光源の光量変化が２周期含まれる。

ステップＳ１０９では、カメラシステム制御回路５は、撮像素子６から出力される画像信号に基づいてフリッカー検出演算を行う。

本実施形態では、ｎ回目の蓄積を「蓄積ｎ」、蓄積ｎの読み出しを「読み出しｎ」、読み出しｎの結果から得られる測光値を「ＡＥ（ｎ）」とする。なお、各蓄積により得られる測光値は１つであるが、フリッカー光源の光量は蓄積期間中も一定ではない。そこで、各蓄積により得られる測光値を、各蓄積期間中の中心時点におけるフリッカー光源の光量に対応する値とみなす。

商用電源周波数が５０Ｈｚである場合のフリッカー光源の光量変化周期は約１０ｍｓであり、１０［ｍｓ］÷１，６６７［ｍｓ］≒６である。そのため、６回周期でフリッカー光源の光量が略等しくなる。すなわち、ＡＥ（ｎ）≒ＡＥ（ｎ＋６）の関係となる。

商用電源周波数が６０Ｈｚである場合のフリッカー光源の光量変化周期は約８．３３ｍｓであり、８，３３［ｍｓ］÷１，６６７［ｍｓ］≒５である。そのため、５回周期でフリッカー光源の光量が略等しくなる。すなわち、ＡＥ（ｎ）≒ＡＥ（ｎ＋５）の関係となる。

光量変化がない光源下であれば、測光値ＡＥ（ｎ）は蓄積回ｎによらず略一定である。そこで、カメラシステム制御回路５は、フリッカー検出用の蓄積を行うことで取得された複数の測光値に基づいて、以下の式（１），（２）を用いて評価値を算出する。

式（１）を用いて算出される評価値をＦ５０、式（２）を用いて算出される評価値をＦ６０として、評価値Ｆ５０，Ｆ６０を所定の閾値Ｆ＿ｔｈと比較することで、フリッカー検出が行われる。具体的には、Ｆ５０＜Ｆ＿ｔｈ、かつＦ６０＜Ｆ＿ｔｈである場合、フリッカー検出用の蓄積を行うことで取得された複数の測光値のすべてが略等しいといえるため、フリッカーが生じていないと判定される。Ｆ５０＜Ｆ＿ｔｈ、かつＦ６０≧Ｆ＿ｔｈである場合、フリッカー検出用の蓄積を行うことで取得された複数の測光値が、５回周期で略等しい値となっているが、６回周期では略等しい値となっていないといえる。そのため、光量変化周期が１０ｍｓのフリッカーが生じている（商用電源周波数が５０Ｈｚのフリッカー光源下である）と判定される。

また、ステップＳ１０９では、算出部５ａは、フリッカー光源下である場合、フリッカー光源の特徴点（ピーク位置やボトム位置）などの光量変化特性を求める。

ステップＳ１１０では、生成部５ｂは、光量変化特性に基づいてフリッカー同期信号を生成する。フリッカー同期信号は、フリッカー光源の光量変化の１周期ごとに繰り返し生成され、フリッカー光源の光量変化の所定のタイミングに同期させた信号である。フリッカー同期信号が生成されるタイミングｔ＿Ｆｌｉｃｋｅｒは、フリッカー検出用の蓄積開始時を０［ｍｓ］とした場合、以下の式（３）を用いて設定される。

ｔ＿Ｆｌｉｃｋｅｒ＝ｔ＿ｐｅａｋ−Ｔ＿ＳｈｕｔｔｅｒＲｅｓｐｏｎｓｅ−（Ｔ＿Ｒｕｎ＋ＴＶｍａｘ）／２＋Ｔ×ｎ （３）
ここで、ｔ＿ｐｅａｋは、フリッカー検出用の蓄積開始時を０［ｍｓ］とした場合のピークタイミングである。Ｔ＿ＳｈｕｔｔｅｒＲｅｓｐｏｎｓｅは、シャッタ開始信号から実際に遮光部材が走行して開口１７ａを開放し始めるまでのタイムラグである。Ｔ＿Ｒｕｎは、先幕スリット形成部４１−１または後幕スリット形成部４２−１が開口１７ａの上端から下端まで走行するのに要する時間である。撮像素子６の全撮像領域を同時に露光開始させる場合、Ｔ＿Ｒｕｎは０とすればよい。ＴＶｍａｘは、フリッカーの影響を低減させるシャッタ制御を行うか否かの閾値となるシャッタスピードであり、あらかじめ設定されている。Ｔは、光量変化周期である。ｎは、自然数である。

本実施形態では、シャッタスピードＴＶｍａｘを１／１２５（秒）とする。シャッタスピードＴＶｍａｘが１／１００秒より遅い場合、フリッカー光源の光量変化周期の１周期分以上の期間で露光を行うことになるため、フリッカーの影響が少なくなる。また、露光を行う期間が、フリッカー光源の光量変化周期の１周期分に満たないシャッタスピードであっても、フリッカー光源の光量変化周期の１周期分に近ければ、比較的フリッカーの影響が少ないと考えられる。

また、フリッカー同期信号は式（３）を用いて設定されるため、必ずしも、フリッカー波形の特徴点（例えば、光量のボトムやピーク）とタイミングとが一致するわけではない。

ステップＳ１１１では、カメラシステム制御回路５は、レリーズボタンの全押しがされたかどうか（Ｓ２スイッチがＯＮされたかどうか）を判定する。Ｓ２スイッチがＯＮされた場合、ステップＳ１１３に進み、Ｓ２スイッチがＯＮされていない場合、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２では、カメラシステム制御回路５は、Ｓ１スイッチのＯＮが継続されているかどうかを判定する。Ｓ１スイッチのＯＮが継続されている場合、ステップＳ１０８に戻り、ステップＳ１０８からステップＳ１１０までの処理が再度実行され、フリッカー光源の光量変化周期や光量のピークのタイミングが更新される。また、Ｓ１スイッチのＯＮが継続されていない場合、ステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１１３では、予測部５ｃは、これまでの防振振幅と周波数が継続すると仮定し、フリッカー同期信号から予想される、撮像素子６が露光されるタイミングにおける撮像素子６の位置を算出する。

ステップＳ１１４では、決定部５ｄは、ステップＳ１１３で予測された撮像素子６の位置に基づいて、調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔを決定する。図５では、タイミング５３に対応する。調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔは、後述するウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔの終了から、遮光部材の走行開始を指示するシャッタ走行開始信号までの時間である。決定部５ｄは、撮像素子６が開口１７ａの中心からずれた量、撮像素子６のサイズ、および遮光部材の走行カーブに基づいて、調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔを決定する。ここで、走行カーブは先幕走行カーブであっても、後幕走行カーブであっても構わないが、電子先幕用シャッタの走行カーブ情報が保持されている場合、データ容量を少なくする観点から電子先幕用シャッタの走行カーブ情報を使用することが望ましい。図６は、遮光部材の走行カーブを示す図である。横軸は時間、縦軸は遮光部材の走行方向の距離を示している。図６に示されるように、調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔを算出する際の基準は、遮光部材が開口１７ａの上端を通過する時間ｔ１と、開口１７ａの下端を通過する時間ｔ２と、の中間のタイミングとする。このようなタイミングとしているのは、本実施形態では、フリッカー同期信号を生成する際に時間Ｔ＿Ｒｕｎの半分の値を使っているためである。ただし、このようなタイミングは一例であり、他のタイミングとしてもよい。調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔは、撮像素子６がシャッタ走行方向へ移動した距離だけ基準位置からずれた場合、スリット通過タイミングとしてどれくらいずれているかを示す。撮像素子６が開口１７ａの中心からずれていない場合、調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔはゼロである。調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔは、撮像素子６が開口１７ａの上端側にずれた場合、プラスになり、撮像素子６が開口１７ａの下端側にずれた場合、マイナスになる。

ステップＳ１１５では、カメラシステム制御回路５は、Ｓ２スイッチがＯＮされてから最初のフリッカー同期信号ｔ＿Ｆｌｉｃｋｅｒを起点に、ウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔと調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔを合計したタイマーのカウントを開始する。最初のフリッカー同期信号ｔ＿Ｆｌｉｃｋｅｒの生成タイミングは、図５のタイミング５４に対応する。ウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔは、フリッカー同期信号ｔ＿Ｆｌｉｃｋｅｒから撮像素子６の位置に応じて可変となるタイマーが開始するまでの時間差である。ウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔは、例えば、シャッタスピードごとに以下の式（４）を用いて設定される。

Ｔ＿ＳｈＷａｉｔ＝（ＴＶｍａｘ−ＴＶ）／２ （４）
（ただし、ＴＶ＜所定秒時）
シャッタスピードごとのウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔは、あらかじめ算出され、撮像装置１に保持されていてもよい。

図７は、撮像素子６が開口１７ａの中心に位置する場合の、フリッカー同期信号とシャッタ走行開始信号との関係を示す図である。撮像素子６が開口１７ａの中心に位置するため、シャッタ走行範囲の上方と下方がほぼ均等に、撮像素子６の露光範囲からはずれる。そのため、ウェイト時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔをゼロとし、ウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔの分だけ遮光部材の走行開始を遅らせる。これにより、撮像素子６が存在する範囲内における光量変化ができるだけ少なくなるようにシャッタ走行開始タイミングが制御される。

図８は、撮像素子６が開口１７ａの上端側に位置する場合の、フリッカー同期信号とシャッタ走行開始信号の関係を示す図である。撮像素子６が開口１７ａの上端側に位置する場合、シャッタ走行範囲の下方は撮像素子６の露光範囲からはずれるため、その範囲を除いた部分がフリッカー光源の光量変化が少ない領域に収まる必要がある。そこで、ウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔに加えてシャッタスピードごとの調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔ（値としてはプラス）分だけ遮光部材の走行開始を遅らせる。これにより、撮像素子６が存在する範囲内における光量変化ができるだけ少なくなるようにシャッタ走行開始タイミングが制御される。

図９は、撮像素子６が開口１７ａの下端側に位置する場合の、フリッカー同期信号とシャッタ走行開始信号との関係を示す図である。撮像素子６が開口１７ａの下端側に位置する場合、シャッタ走行範囲の上方は撮像素子６の露光範囲からはずれるため、その範囲を除いた部分がフリッカー光源の光量変化が少ない領域に収まる必要がある。そこで、ウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔに加えてシャッタスピードごとの調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔ（値としてはマイナス）分だけ遮光部材の走行開始を早くする。これにより、撮像素子６が存在する範囲内における光量変化ができるだけ少なくなるようにシャッタ走行開始タイミングが制御される。

上述したように、本実施形態では、ウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔおよび調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔを設定する。これにより、撮像素子６がブレ補正のために開口１７ａの中心から移動した場合でも、フリッカー光源の光量のピークのタイミングが撮像素子６の撮像領域の最初のラインの露光開始から最後のラインの露光終了までの期間の中心に略一致するように制御できる。

ステップＳ１１６では、カメラシステム制御回路５は、露光を行う。ステップＳ１１５のタイマーが終了したタイミングで、シャッタ走行開始信号が生成される。図５では、タイミング５５に対応する。その後、生成されたシャッタ走行開始信号に応じて遮光部材が駆動し、撮影が行われる。撮像素子６は、被写体像を取得する。

以上説明したように、本実施形態では、フリッカーの影響を低減させるシャッタ制御を実行する。具体的には、フリッカー同期信号に対してシャッタスピードに応じたウェイト時間Ｔ＿ＳｈＷａｉｔに調整時間Ｔ＿ＳｅｎｓｏｒＡｄｊｕｓｔを加えた（引いた）だけシャッタ開始信号を遅らせて（前倒しして）いる。そのため、図７および図８に示されるように、撮像素子６が開口１７ａの中心からずれた場合でも、フリッカー光源の光量のピークのタイミングが撮像素子６の撮像領域の最初のラインの露光開始から最後のラインの露光終了までの期間の中心に略一致する。このように、フリッカーの特徴点のタイミングと撮像素子６の位置とに基づいて撮影タイミングを制御することにより、フリッカーの影響による１つの画像内における露出ムラを低減することができる。

なお、本実施形態では、ステップＳ１１３で撮像素子６の位置を予測しているが、本発明はこれに限定されない。一般的には、ブレの周波数はフリッカー周波数に比べて十分に小さいので、撮像素子６の位置の予測は必須ではなく、ステップＳ１１１での撮像素子６の位置で代用することも可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 撮像装置
５ａ 算出部
５ｂ 生成部
５ｄ 決定部
６ 撮像素子
１４ ブレ補正部（補正部）
１５ ブレ検出手段（検出部）
１６ シャッタ機構（シャッタ）
１７ シャッタ地板
１７ａ 開口

Claims (5)

1. 撮像面に結像された光学像を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、
   開口が形成されているシャッタ地板、および前記開口を閉鎖する閉鎖状態と前記開口を開放する開放状態との間を走行可能な遮光部材を備えるシャッタと、
   ブレを検出する検出部と、
   前記ブレに応じて前記撮像素子を移動させる補正部と、
   前記画像信号に基づいて測光対象からの光の光量変化特性を算出する算出部と、
   前記光量変化特性に基づいて基準信号を生成する生成部と、
   前記基準信号、前記撮像素子の露光時間、および前記開口に対する前記撮像素子の位置に基づいて前記遮光部材の走行を開始させるタイミングを決定する決定部と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子が露光されるタイミングにおける、前記開口に対する前記撮像素子の位置を予測する予測部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記決定部は、前記撮像素子の露光時間ごとの、前記基準信号が生成されるタイミングと前記遮光部材を走行させるタイミングとの時間差に関する情報に基づいて前記遮光部材を走行させるタイミングを決定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. 前記決定部は、電子先幕用シャッタの走行カーブ情報に基づいて前記遮光部材を走行させるタイミングを決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 撮像面に結像された光学像を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、開口が形成されているシャッタ地板、および前記開口を閉鎖する閉鎖状態と前記開口を開放する開放状態との間を走行可能な遮光部材を備えるシャッタと、ブレを検出する検出部と、前記ブレに応じて前記撮像素子を移動させる補正部と、を有する撮像装置の制御方法であって、
   前記画像信号に基づいて測光対象からの光の光量変化特性を算出するステップと、
   前記光量変化特性に基づいて基準信号を生成するステップと、
   前記基準信号、前記撮像素子の露光時間、および前記開口に対する前記撮像素子の位置に基づいて前記遮光部材の走行を開始させるタイミングを決定するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。