JP2021182718A - 撮像装置、撮像装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】除塵効果をより高めた撮像装置を提供することである。【解決手段】被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子に付着した塵埃を除去する除塵処理を実行する除塵手段と、前記撮像素子を撮像光軸に直交する平面内で移動させるシフト手段と、前記撮像素子に対する開光制御及び遮光制御を行うシャッタと、前記シャッタの待機状態に応じた位置に、前記シフト手段によって前記撮像素子を移動させた後に、前記除塵手段による除塵処理を実行する制御を行う制御手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置、撮像装置の制御方法、及びプログラムに関する。

撮像装置においては、撮像素子の撮像面に塵埃等の異物が付着すると、その陰が黒く撮影画像に映り込む問題があった。従来、これに対応し、超音波振動させることによって付着した塵埃等の異物を除去する除塵機能を備えた防塵フィルタを、撮像面の前面に配置することが知られている。

また、撮像装置においては、手ぶれを抑制するために加速度センサの検出方向と逆にレンズの光学部品をシフト駆動させるレンズＩＳ、及び加速度センサの検出方向と逆に撮像素子をシフト駆動させるセンサＩＳが知られている。ＩＳは、手振れ補正機構の略称である。

特許文献１は、撮像装置が重力方向を検知し、天から地方向へ順次除塵機能を実行することを開示している。
特許文献２は、除塵機能を実行すると同時にセンサＩＳでセンサを駆動端まで駆動させることでサンサＩＳの衝撃を除塵機能に加え、除塵効果を上げることを開示している。

特開２０１５−１２２５５８号公報 特開２００８−９８８３８号公報

しかしながら、上述の従来技術では、撮像素子の正面で駆動するシャッタに除塵機能により落ちた塵埃が付着することや、そのシャッタに付着した塵埃が再度撮像素子に付着することについて考慮されていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、除塵効果をより高めた撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態の撮像装置は、被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子に付着した塵埃を除去する除塵処理を実行する除塵手段と、前記撮像素子を撮像光軸に直交する平面内で移動させるシフト手段と、前記撮像素子に対する開光制御及び遮光制御を行うシャッタと、前記シャッタの待機状態に応じた位置に、前記シフト手段によって前記撮像素子を移動させた後に、前記除塵手段による除塵処理を実行する制御を行う制御手段と、を備える。

本発明によれば、除塵効果をより高めた撮像装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。 図１に示した撮像素子ユニット１０１の構成図である。 撮影レンズ２０１、メカシャッタ１０４、及び撮像素子１２の位置関係を示す側断面図である。 カメラ本体１００の電源ＯＮ前後、使用中、電源ＯＦＦのときの、メカシャッタ１０４の待機状態と、除塵機能実施時の撮像素子１２のシフト移動について説明する図である。 電源ＯＮ／ＯＦＦ前後のシャッタ制御、撮像素子位置、除塵実行を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。

以下、本発明の実施例１に係る撮像システムについて、図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。
本実施例の撮像システムは、撮像装置であるカメラ本体１００と、カメラ本体１００に装着される、撮影光学係としての着脱可能なレンズユニット２００とを有している。本実施例は、カメラ本体１００とレンズユニット２００とが別体である例について示しているが、本発明は、これに限らず、カメラ本体とレンズユニットとが一体の撮像装置にも適用可能である。

まず、レンズユニット２００内の構成について説明する。
撮影レンズ２０１は、撮影光学系を構成するレンズである。図１では、撮影レンズ２０１を１つのレンズで表しているが、実際には、撮影レンズ２０１は、フォーカスレンズやズームレンズ等、複数のレンズから構成されている。

レンズＣPＵ２０５は、レンズ制御部２０２を介して撮影レンズ２０１の駆動を制御すると共に、絞り制御部２０４を介して絞り２０３の駆動を制御し、撮影動作時の被写体輝度に応じた絞りの制御を行う。ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略称である。
レンズＣPＵ２０５は、レンズユニット２００側の通信接点２０６及びカメラ本体１００側の通信接点１０６を介して、後述するカメラ本体１００内のカメラＣＰＵ１１０と通信することができる。
レンズＣPＵ２０５は、通信接点２０６及び１０６を介して、レンズ情報をカメラＣPＵ１１０の要求に応じて通知する。

次に、カメラ本体１００の構成について説明する。
撮像素子ユニット１０１は、ＣＭＯＳセンサ及び／又はＣＣＤなどにより構成される撮像素子１２（図２参照）を有する。ＣＭＯＳは、Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒの略称である。ＣＣＤは、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅの略称である。レンズユニット２００からの被写体光束は、撮像素子１２へ向かう。

撮像素子１２の各画素は、露光されている間、レンズユニット２００により結像された被写体光学像を光量に応じて光電変換し、得られた電荷を蓄積する。
信号処理部１０２は、撮像素子１２から読み出された信号に対して、二重相関サンプリング処理（ＣＤＳ）、ゲイン（ＡＧ）処理、及び所定の処理（色処理、及びガンマ補正等）を施すことにより画像データを生成する。
カメラＣＵＰ１１０は、信号処理部１０２によって生成された画像データを、画像表示部１０３に出力して撮影画像として表示する。

撮像素子１２のレンズユニット２００側には、メカシャッタ（メカニカルシャッタ）１０４が配置されている。
メカシャッタ１０４は、複数の遮光羽根で構成された先幕（以下、「メカ先幕」と呼ぶ。）、及び後幕（以下、「メカ後幕」と呼ぶ。）を有し、撮像素子１２に対する開光制御、及び遮光制御を行う。
カメラＣPＵ１１０は、シャッタ制御部１０５を介してメカシャッタ１０４のメカ先幕及びメカ後幕の駆動制御を行う。

振れ検出部１０７は、ジャイロセンサなどで撮影者の手振れや車載の振れを検出する。カメラＣＰＵ１１０は、振れ検出部１０７で検出した振れ情報をセンサシフト制御部１０８へ渡す。センサシフト制御部１０８は、渡された振れ情報に応じて撮像素子１２を上下左右に移動させるシフト移動制御を行う。センサシフト制御部１０８は、撮像素子１２を撮像光軸に直交する平面内で移動させるシフト手段の一例である。

ＳＷユニット１０９は、主電源のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチ、撮影条件等を設定するために操作されるスイッチ、並びに、撮影準備動作及び撮影動作を開始させるために操作されるスイッチ（レリーズ釦）を含む。
ＳＷユニット１０９が含むレリーズ釦の半押し操作（スイッチＳＷ１のＯＮ）がされることで、カメラＣＰＵ１１０は、撮影準備動作（測光動作及び焦点調節動作等）を開始する。更に、ＳＷユニット１０９が含むレリーズ釦の全押し操作（スイッチＳＷ２のＯＮ）がされることで、カメラＣＰＵ１１０は、撮影動作を開始する。カメラＣPＵ１１０は、スイッチユニット１０９の操作に応じた動作を行う。

図２は、図１に示した撮像素子ユニット１０１の構成図である。図２（Ａ）は、撮像素子ユニット１０１のセンサ保持板１１に係る構成を示す。図２（Ｂ）は、撮像素子ユニット１０１のセンサベース１６に係る構成を示す。撮像素子ユニット１０１は、カメラＣＰＵ１１０からの指示に基づいて撮像素子１２を振動させることで、撮像素子１２の塵埃等を除去する除塵処理を実行する除塵機能を有する。カメラ本体１００は、撮像素子１２を振動させる振動手段を有する。撮像素子１２を振動させる振動手段としては、撮像素子１２を移動させることで手振れ補正を行う手振れ補正機構を利用してもよいし、他の振動手段を利用してもよい。

図２（Ａ）に示すセンサ保持板１１には撮像素子１２が取り付けられている。また、撮像素子１２を囲むように金属枠１３を備え、金属枠１３と撮像素子１２の間には圧電素子１４を備えたローパスフィルタ１５が配置されている。
図２（Ｂ）に示すセンサベース１６は、図２（Ａ）の撮像素子１２が光軸に直交する方向に移動可能に取り付けられている。具体的にはセンサ保持板１１とセンサベース１６とで転動ボール１７ａ、及び１７ｂを挟持し、バネによる付勢力もしくはマグネットによる磁力によってセンサ保持板１１とセンサベース１６とがお互いに引き合うように付勢される。カメラＣＰＵ１１０は、センサシフト制御部１０８の信号によりセンサ保持板１１に取り付けられた駆動手段としての第１のアクチュエータ１８ａ及び第２のアクチュエータ１８ｂに通電することでセンサ保持板１１を介して撮像素子１２を移動させる。

なお、例えば第１のアクチュエータ１８ａ及び第２のアクチュエータ１８ｂは、マグネットとコイルからなるが、本実施例においては、センサベース１６にマグネットを配置し、センサ保持板１１にコイルを配置する。ただし、センサベース１６にコイルを配置し、センサ保持板１１にマグネットを配置しても良い。

撮像素子１２を保持するセンサ保持板１１は、光軸を法線とする鉛直面内において可動する。
センサ保持板１１は、センサ保持板１１の可動領域を規制する第１の可動規制リブ１９ａ及び第２の可動規制リブ１９ｂを有する。第１の可動規制リブ１９ａ及び第２の可動規制リブ１９ｂは、光軸方向に突出する凸形状である。
センサベース１６は、第１の可動規制穴２０ａ及び第２の可動規制穴２２０ｂを有する。第１の可動規制穴２０ａ及び第２の可動規制穴２２０ｂは、第１の可動規制リブ１９ａ及び第２の可動規制リブ１９ｂに対応して設けられている。

第１の可動規制リブ１９ａの少なくとも一部は、第１の可動規制穴２０ａに入る。第２の可動規制リブ１９ｂの少なくとも一部は、第１の可動規制穴２０ａ及び第２の可動規制穴２２０ｂに入る。カメラ本体１００は、第１の可動規制穴２０ａ及び第２の可動規制穴２２０ｂの内面、すなわち第１の可動規制リブ１９ａ及び第２の可動規制リブ１９ｂを囲う穴形状により、センサ保持板１１の可動領域を決めている。

図３は、撮影レンズ２０１、メカシャッタ１０４、及び撮像素子１２の位置関係を示す側断面図である。図３は、光軸に直交する方向から見た図である。
メカシャッタ１０４は、メカ先幕１０４ａ、及びメカ後幕１０４ｂを有する。このメカシャッタ１０４の走行方向は上から下方向である。また、撮影レンズ２０１から入射した光のうち、メカ先幕１０４ａとメカ後幕１０４ｂのスリット幅を通り、撮像素子１２へ届いた光が撮像される。

図４は、カメラ本体１００の電源ＯＮ前後、使用中、電源ＯＦＦのときの、メカシャッタ１０４の待機状態と、除塵機能実施時の撮像素子１２のシフト移動について説明する図である。撮像素子１２のシフト移動は、センサシフト制御部１０８によって実行することができる。
図４（Ａ）は、電源ＯＮ前のメカシャッタ１０４の待機状態と撮像素子１２のシフト移動位置を示す図である。電源ＯＮ前は、メカシャッタ１０４は遮光状態であり、撮像素子１２は重力方向で静止する。
図４（Ｂ）は、電源ＯＮ直後のメカシャッタ１０４の制御状態と撮像素子１２のシフト移動位置を示す図である。電源ＯＮ直後は、撮像素子１２がメカシャッタ１０４の走行開始側、すなわち図４（Ｂ）における上側へシフトした後に、メカ先幕１０４ａが開口走行し、その後、撮像素子１２が上側にシフトしたまま除塵機能を実施する。
図４（Ｃ）は、使用中のメカシャッタ１０４の待機状態と撮像素子１２のシフト移動位置を示す図である。使用中とは、例えば図４（Ｂ）の除塵機能の実施から所定時間が経った時や、ユーザーによる操作を検出した時などであり、この時の撮像素子１２は光学中心にシフト移動し、撮像動作の待機状態となる。
図４（Ｄ）は、電源ＯＦＦ直後のメカシャッタ１０４の制御状態と撮像素子１２のシフト移動位置を示す図である。電源ＯＦＦ直後は、撮像素子１２がメカシャッタ１０４の走行開始側、すなわち図４（Ｄ）における上側へシフトした後に、メカ先幕１０４ａが遮光走行する。その後、撮像素子１２が下側へシフト移動した後に、除塵機能を実施し、電源ＯＦＦシーケンスを終了する。
以上のような構成を有する本実施例の撮像システムにおける概略について、図５のフローチャートを用いて、以下に説明する。

図５は、電源ＯＮ／ＯＦＦ前後のシャッタ制御、撮像素子位置、除塵実行を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１で、カメラＣＵＰ１１０は、電源ＯＮを検出すると、センサシフト制御部１０８により、撮像素子１２をメカシャッタ１０４の走行開始方向、すなわち上側へシフト移動する。
ステップＳ１０２で、カメラＣＵＰ１１０は、シャッタ制御部１０５により、メカ先幕１０４ａを開口走行させる。

ステップＳ１０３では、カメラＣＵＰ１１０は、撮像素子１２をメカシャッタ１０４の走行開始側に維持したまま、除塵機能を実行する。
このステップＳ１０３における除塵機能では、撮像素子１２が上側に位置する状態で塵埃等が除去されるので、撮像素子１２とメカ先幕１０４ａとの間に距離があり、撮像素子１２から除去された塵埃等はメカ先幕１０４ａに付着しにくい。また、メカ先幕１０４ａに塵埃等が付着した場合でも、撮像素子１２が上側に位置する状態でメカ先幕１０４ａを走行開始側に移動させることで、メカ先幕１０４ａに付着した塵埃等は撮像素子１２の下側に落下し、塵埃等が撮像素子１２に再付着しにくい。

ステップＳ１０４で、カメラＣＵＰ１１０は、ＳＷユニット１０９をユーザーが操作したか否かを判断し、操作を検出した場合はステップＳ１０６へ進み、操作が検出されなかった場合はステップＳ１０５へ進む。
ステップＳ１０５で、カメラＣＵＰ１１０は、除塵機能が所定時間動いているかを判断し、所定時間経過している場合はステップＳ１０６へ進み、所定時間経過していない場合はステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０６で、カメラＣＵＰ１１０は、センサシフト制御部１０８により、撮像素子１２を光学中心にシフト移動し、撮像待機状態とする。

なお、カメラＣＵＰ１１０は、除塵機能の実行、及びシャッタ１０４の動作を交互に実行する場合は、シャッタ１０４の動作前に撮像素子１２をシャッタの走行開始側に移動させた後に、シャッタの動作を行うようにしてもよい。

ステップＳ１０７で、カメラＣＵＰ１１０は、ユーザーによるＳＷユニット１０９操作により、又は所定時間操作がなかった時のオートパワーオフ機能により、電源ＯＦＦ状態となったか否かを判断する。カメラＣＵＰ１１０は、電源ＯＦＦ状態となった場合は、ステップＳ１０８へ進み、電源ＯＦＦ状態でない場合はステップＳ１０６へ進む。
ステップＳ１０８で、カメラＣＵＰ１１０は、センサシフト制御部１０８により、撮像素子１２をシャッタ走行開始側、すなわち上側へシフト移動する。

ステップＳ１０９で、カメラＣＵＰ１１０は、シャッタ制御部１０５により、メカ先幕１０４ａを遮光走行させる。
ステップＳ１１０で、カメラＣＵＰ１１０は、センサシフト制御部１０８により、撮像素子１２をシャッタ走行完了側、すなわち下側へシフト移動後、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１で、カメラＣＵＰ１１０は、撮像素子１２がシャッタ走行完側の位置で、撮像素子１２の除塵機能を実行する。カメラＣＵＰ１１０は、撮像素子１２の除塵機能実行後に、電源ＯＦＦシーケンスを終了する。
このステップＳ１１１における除塵機能では、メカ先幕１０４ａをメカシャッタ１０４の走行開始側に位置し、撮像素子１２が下側に位置する状態で塵埃等が除去される。このため、除去された塵埃等は、メカ先幕１０４ａに付着したとしても、メカ先幕１０４ａの下側に付着する。その後、撮像素子１２が上側に位置する状態でメカ先幕１０４ａを走行完側に移動させることで、メカ先幕１０４ａに付着した塵埃等は撮像素子１２の下側に落下し、塵埃等が撮像素子１２に再付着しにくい。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

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。

１２ 撮像素子
１００ カメラ本体
１０１ 撮像素子ユニット
１１０ カメラＣＰＵ
２００ レンズユニット
２０１ 撮影レンズ
２０５ レンズＣＰＵ

Claims (7)

1. 被写体を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子に付着した塵埃を除去する除塵処理を実行する除塵手段と、
   前記撮像素子を撮像光軸に直交する平面内で移動させるシフト手段と、
   前記撮像素子に対する開光制御及び遮光制御を行うシャッタと、
   前記シャッタの待機状態に応じた位置に、前記シフト手段によって前記撮像素子を移動させた後に、前記除塵手段による除塵処理を実行する制御を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記除塵手段による除塵処理、及び前記シャッタの動作を交互に実行する場合は、前記シャッタの動作前に前記撮像素子を前記シャッタの走行開始側に移動させた後に、前記シャッタの動作を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子を移動させることで手振れ補正を行う手振れ補正手段を備え、
   前記シフト手段は、前記手振れ補正手段を用いて前記撮像素子を移動させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 被写体を撮像する撮像素子に付着した塵埃を除去する除塵処理を実行する除塵工程と、
   前記撮像素子を撮像光軸に直交する平面内で移動させるシフト工程と、
   前記撮像素子に対する開光制御及び遮光制御を行うシャッタの待機状態に応じた位置に、前記シフト工程によって前記撮像素子を移動させた後に、前記除塵工程による除塵処理を実行する制御を行う制御工程と、
   を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
5. 前記制御工程は、前記除塵工程による除塵処理、及び前記シャッタの動作を交互に実行する場合は、前記シャッタの動作前に前記撮像素子を前記シャッタの走行開始側に移動させた後に、前記シャッタの動作を行う、
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置の制御方法。
6. 前記シフト工程は、前記撮像素子を移動させることで手振れ補正を行う手振れ補正手段を用いて前記撮像素子を移動させる、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の撮像装置の制御方法。
7. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の前記制御手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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