JP5320795B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像面への入射光路を機械的に開閉する機械式シャッター（以下、メカシャッターと表記）を備える撮像装置に関する。

従来より、メカシャッターが開いている状態で電子シャッターを開いた時点からメカシャッターが閉じる時点までの時間を１枚の静止画像用の露光時間として複数枚の静止画像を連続的に撮影する連写撮影機能を備えた撮像装置が知られている。一般にこのような撮像装置では、メカシャッターはモータにより駆動され、モータはメカシャッターを開く時と閉める時とで個別に励磁される。
特開２００７−２６６９２６号公報

モータは励磁が開始されてからメカシャッターを駆動可能な状態になるまでにある程度の時間（励磁時間）を必要とする。ところが、従来の撮像装置ではモータはメカシャッターを開く時と閉める時とで個別に励磁される。このため従来の撮像装置によれば、連写撮影を行う際、静止画像を撮影する度毎にメカシャッターを開くための励磁時間と閉じるための励磁時間が必要になることから、連写速度をさらに速めることが困難である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、連写速度をさらに速めることが可能な撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る撮像装置にあっては、被写体を撮影する撮像手段と、撮像手段による撮影を指示する撮影指示手段と、メカシャッターを駆動するモータを励磁する励磁手段と、撮影指示手段により撮影が指示されるのに応じて、励磁手段を制御することによりモータを第１期間中励磁する励磁制御手段と、モータを利用してメカシャッターを駆動するメカシャッター駆動手段と、撮影指示手段により撮影が指示されるのに応じて、第１期間中の第１タイミングでのメカシャッターの開動作と第１期間中の第１タイミングより遅い第２タイミングでのメカシャッターの閉動作とをメカシャッター駆動手段に指示するメカシャッター駆動制御手段と、撮像手段による撮影を行うための露光時間を算出する露光時間算出手段と、撮像手段の電子シャッターを駆動する電子シャッター駆動手段と、露光時間算出手段により算出された露光時間に基づいて電子シャッター駆動手段を制御することにより、第１タイミングと第２タイミングの間の第３タイミングで電子シャッターを閉状態から開状態に制御する電子シャッター駆動制御手段と、露光時間算出手段により算出された露光時間が第１露光時間未満であるか否かを判別し、算出された露光時間が第１露光時間未満である場合において、励磁制御手段とメカシャッター駆動制御手段の動作を有効にする制御手段とを備え、励磁制御手段とメカシャッター駆動制御手段の動作を繰り返し実行することにより、複数枚の静止画像を連続的に撮影する連写撮影を実行する。

請求項２に係る撮像装置にあっては、請求項１に係る撮像装置において、連写撮影が第１期間を含む第２期間を１サイクルとして実行される。

請求項３に係る撮像装置にあっては、請求項２に係る撮像装置において、電子シャッター駆動制御手段が、第２期間から露光時間算出手段により算出された露光時間とメカシャッターが閉じた時間と連写撮影の１サイクルの終了時間の時間差とを減算することにより得られる時間に基づいて第３タイミングを決定する。

請求項４に係る撮像装置にあっては、請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の撮像装置において、制御手段は、露光時間算出手段により算出された露光時間が第１露光時間より短い第２露光時間未満であるか否かを判別し、算出された露光時間が第２露光時間未満である場合、第１期間及び第１タイミングと第２タイミング間の時間差を短縮する。

請求項５に係る撮像装置にあっては、請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の撮像装置において、撮像手段により撮影された被写体の画像に画素加算処理を行うことにより画像の明るさを増幅する画素加算手段を備える。

請求項６に係る撮像装置にあっては、請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載の撮像装置において、撮像手段による被写体の撮影感度を向上させる撮影感度向上手段を備える。

本発明に係る撮像装置によれば、連写速度をさらに速めることができる。

以下、本発明の一実施形態となるデジタルスチルカメラの構成について詳しく説明する。なお本発明の適用範囲は本実施形態に限定されることはなく、例えば銀塩カメラ等のその他の形態の撮像装置にも適用することができる。

〔全体構成〕
始めに、図１（ａ），（ｂ）を参照して、本発明の一実施形態となるデジタルスチルカメラ１の全体構成について説明する。

本発明の一実施形態となるデジタルスチルカメラ１は、図１（ａ）に示すように、略矩形の薄板状本体（以下、本体と略記）２の前面に撮影レンズ３，セルフタイマランプ４，ファインダ窓５，ストロボ発光部６，及びマイクロホン部７を備える。本体２上面の（使用者にとって）右端側には電源キー８及びシャッタキー９が設けられている。撮影レンズ３は、焦点距離を無段階に変化させるズーム機能及びＡＦ（AutoFocus）機能を有し、電源オフ時及び再生モード時は本体２内部に沈胴する。電源キー８は電源のオン／オフ毎に操作するキーであり、シャッタキー９は撮影モード時に撮影タイミングを指示する。

本体２の背面には、図１（ｂ）に示すように、撮影モード（Ｒ）キー１０，再生モード（Ｐ）キー１１，電子ビューファインダ１２，スピーカ部１３，マクロキー１４，ストロボキー１５，メニュー（ＭＥＮＵ）キー１６，リングキー１７，セット（ＳＥＴ）キー１８，及び液晶表示部１９が設けられている。撮影モードキー１０は、電源オフの状態から操作することで自動的に電源オンとして静止画の撮影モードに移行する一方、電源オンの状態から繰返し操作することで静止画と動画の撮影モードを循環的に設定する。

再生モードキー１１は、電源オフの状態から操作することで自動的に電源オンとして再生モードに移行する。電子ビューファインダ１２は、液晶画面を使用した接眼型のファインダであり、撮影モード時にはスルー画像を液晶画面に表示する一方、再生モード時には選択された画像等を再生表示する。マクロキー１４は、静止画の撮影モードで通常撮影とマクロ撮影とを切換える際に操作する。ストロボキー１５は、ストロボ発光部６の発光モードを切り換える際に操作する。メニューキー１６は、各種メニュー項目等を選択する際に操作する。リングキー１７は、上下左右各方向への項目選択用のキーが一体に形成されたものであり、このリングキー１７の中央に位置するセットキー１８は、その時点で選択されている項目を設定する際に操作する。

液晶表示部１９は、バックライト付きのカラー液晶パネルで構成されるもので、撮影モード時にはスルー画像のモニタ表示を行う一方、再生モード時には選択した画像等を再生表示する。図示しないが、デジタルスチルカメラ１の底面には、記録媒体として用いられるメモリカードを着脱するためのメモリカードスロットや、外部のパーソナルコンピュータ等と接続するためのシリアルインタフェースコネクタとしてＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタ等が設けられている。

〔撮像系及び制御系の構成〕
次に、図２を参照して、上記デジタルスチルカメラ１の撮像系及び制御系の構成について説明する。

上記デジタルスチルカメラ１では、撮影モードの際、アクチュエータ３０が、モータ２９を駆動することによりメカシャッター２８を閉状態から開状態に切り換え、撮影レンズ３を構成するレンズ光学系３２の撮影光軸後方に配置された撮像素子であるＣＣＤ３３の受光面への入射光の光路を解放する。レンズ光学系３２はモータ（Ｍ）３１の駆動により合焦位置や絞り位置が移動される。ＣＣＤ３３は、タイミング発生器（ＴＧ）３４と垂直ドライバ３５によって走査駆動され、メカシャッター２８が開いている状態で電子シャッターを開いた時点からメカシャッター２８が閉じる時点までの時間に蓄積された電荷を光電変換出力として１画面分出力する。この光電変換出力は、アナログ形態の信号の状態でＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後にサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）３６でサンプルホールドされ、Ａ／Ｄ変換器３７でデジタルデータに変換され、カラープロセス回路３８で画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行なわれてデジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒが生成され、ＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ３９に出力される。

ＤＭＡコントローラ３９は、カラープロセス回路３８が出力する輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒを、同じくカラープロセス回路３８からの複合同期信号，メモリ書込みイネーブル信号，及びクロック信号を用いて一度ＤＭＡコントローラ３９内部のバッファに書込み、ＤＲＡＭインタフェース（Ｉ／Ｆ）４０を介してバッファメモリとして使用されるＤＲＡＭ４１にＤＭＡ転送する。制御部４２は、ＣＰＵ，ＣＰＵで実行されるコンピュータプログラムを固定的に記憶したＲＯＭ，及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成され、デジタルスチルカメラ１全体の動作を制御する。

制御部４２は、ＤＲＡＭ４１への輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，ＣｒのＤＭＡ転送終了後に、この輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，ＣｒをＤＲＡＭインタフェース４０を介してＤＲＡＭ４１より読出し、ＶＲＡＭコントローラ４３を介してＶＲＡＭ４４に書込む。デジタルビデオエンコーダ４５は、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，ＣｒをＶＲＡＭコントローラ４３を介してＶＲＡＭ４４より定期的に読出し、これらのデータを元にビデオ信号を発生して電子ビューファインダ１２と液晶表示部１９に出力する。電子ビューファインダ１２と液晶表示部１９は、デジタルビデオエンコーダ４５からのビデオ信号に基づいた表示を行なうことで、その時点でＶＲＡＭコントローラ４３から取込んでいる画像情報に基づく画像をリアルタイムに表示する。

このように電子ビューファインダ１２と液晶表示部１９にはその時点での画像がモニタ画像としてリアルタイムに表示される、所謂スルー画像の表示状態で、静止画撮影を行ないたいタイミングでシャッタキー９を操作するとトリガ信号を発生する。制御部４２は、このトリガ信号に応じてその時点でＣＣＤ３３から取込んでいる輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，ＣｒのＤＲＡＭ４１へのＤＭＡ転送を取り止め、改めて適正な露出条件に従った絞り値及びシャッタ速度でＣＣＤ３３を駆動して輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒを得てＤＲＡＭ４１へ転送し、その後にこの経路を停止し、記録保存の状態に遷移する。

この記録保存の状態では、制御部４２がＤＲＡＭ４１に書込まれている１フレーム分の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，ＣｒをＤＲＡＭインタフェース４０を介してＹ，Ｃｂ，Ｃｒの各コンポーネント毎に縦８画素×横８画素の基本ブロックと呼称される単位で読出して画像処理部４７に書込み、この画像処理部４７でＡＤＣＴ（Adaptive Discrete Cosine Transform：適応離散コサイン変換），エントロピ符号化方式であるハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮する。そして、得た符号データを１画像のデータファイルとして画像処理部４７から読出し、デジタルスチルカメラ１の記録媒体として着脱自在に装着されるメモリカード４８又はデジタルスチルカメラ１に固定的に内蔵される内蔵メモリ（図示せず）のいずれか一方に書込む。そして、１フレーム分の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒの圧縮処理及びメモリカード４８又は内蔵メモリへの全圧縮データの書込み終了に伴なって、制御部４２はＣＣＤ３３からＤＲＡＭ４１への経路を再び起動する。

制御部４２には、キー入力部４９，音声処理部５０、及びストロボ駆動部５１が接続される。キー入力部４９は、上述した電源キー８，シャッタキー９，撮影モードキー１０，再生モードキー１１，マクロキー１４，ストロボキー１５，メニューキー１６，リングキー１７，セットキー１８等から構成され、それらのキー操作に伴なう信号は直接制御部４２へ送出される。

音声処理部５０は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、音声の録音時にはマイクロホン部７より入力された音声信号をデジタル化し、所定のデータファイル形式、例えばＭＰ３（MPEG-1 audio layer 3）規格にしたがってデータ圧縮して音声データファイルを作成してメモリカード４８又は内蔵メモリへ送出する一方、音声の再生時にはメモリカード４８又は内蔵メモリから送られてきた音声データファイルの圧縮を解いてアナログ化し、スピーカ部（ＳＰ）１３を駆動して、拡声放音させる。ストロボ駆動部５１は、静止画像撮影時に図示しないストロボ用の大容量コンデンサを充電した上で、制御部４２からの制御に基づいてストロボ発光部６を閃光駆動する。

静止画像ではなく動画像の撮影時においては、シャッタキー９が操作され続けている間、上述した静止画データを画像処理部４７でデータ圧縮した静止画データファイルのメモリカード４８又は内蔵メモリへの記録を時間的に連続して実行し、シャッタキー９の操作が終わる又は所定の制限時間、例えば３０秒が経過した時点でそれら一連の静止画データファイルを一括してモーションＪＰＥＧのデータファイル（ＡＶＩファイル）として設定し直す。また基本モードである再生モード時には、制御部４２がメモリカード４８又は内蔵メモリに記録されている画像データを選択的に読出し、画像処理部４７で撮影モード時にデータ圧縮した手順と全く逆の手順で圧縮されている画像データを伸長し、伸長した画像データをＤＲＡＭインタフェース４０を介してＤＲＡＭ４１に保持させた上で、このＤＲＡＭ４１の保持内容をＶＲＡＭコントローラ４３を介してＶＲＡＭ４４に記憶させ、このＶＲＡＭ４４より定期的に画像データを読出してビデオ信号を発生し、電子ビューファインダ１２と液晶表示部１９で再生出力させる。選択した画像データが静止画像ではなく動画像であった場合、選択した動画像ファイルを構成する個々の静止画データの再生を時間的に連続して実行し、すべての静止画データの再生を終了した時点で、次に再生の指示がなされるまで先頭に位置する静止画データのみを用いて再生表示する。

〔連写撮影制御処理〕
このような構成を有するデジタルスチルカメラ１では、制御部４２が以下に示す連写撮影制御処理を実行することにより、連写速度を速める。以下、図３に示すフローチャートを参照して、この連写撮影制御処理を実行する際の制御部４２の動作について説明する。

図３に示すフローチャートは、デジタルスチルカメラ１の動作モードが撮影モードになったタイミングで開始となり、連写撮影制御処理はステップＳ１の処理に進む。なお以下に示す制御部４２の動作は、制御部４２内のＣＰＵがＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭにロードし、ロードされたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。

ステップＳ１の処理では、制御部４２が、その時点での撮影画像をスルー画像として電子ビューファインダ１２と液晶表示部１９に表示する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、連写撮影制御処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、制御部４２が、シャッタキー９の操作に応じて発生するトリガ信号が検出されたか否かを判別することにより、シャッターキー９が押されたか否かを判別する。そして制御部４２は、シャッターキー９が押されたタイミングで連写撮影制御処理をステップＳ３の処理に進める。なお制御部４２は、シャッターキー９が押され続けている限り、１枚の静止画像を撮影する度毎に以下のステップＳ３〜Ｓ９の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ３の処理では、制御部４２が、測光動作を複数回繰り返すことにより露出値（ＥＶ）を演算し、演算された露出値に基づいて撮影時の絞り値と露光時間Expo_Timeを確定する。また制御部４２は、焦点評価演算を行い、演算結果に基づいてレンズ光学系３２の合焦位置を制御する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、連写撮影制御処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、制御部４２が、撮影モードが通常撮影モードと高速連写モードのどちらに設定されているか否かを判別する。判別の結果、撮影モードが通常撮影モードに設定されている場合、制御部４２は、ステップＳ７の処理としてメカシャッター２８の動作モードを通常メカシャッター動作モード（詳しくは後述する）に設定した後、露光処理に移行する。一方、撮影モードが高速連写モードに設定されている場合には、制御部４２は連写撮影制御処理をステップＳ５の処理に進める。

ステップＳ５の処理では、制御部４２が、ステップＳ３の処理により確定した露光時間Expo_Timeが所定の露光時間上限値Max_Expo_Time未満であるか否かを判別する。判別の結果、露光時間Expo_Timeが所定の露光時間上限値Max_Expo_Time以上である場合、制御部４２は連写撮影制御処理をステップＳ７の処理に進める。一方、露光時間Expo_Timeが所定の露光時間上限値Max_Expo_Time未満である場合には、制御部４２は連写撮影制御処理をステップＳ６の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、制御部４２が、ステップＳ３の処理により確定した露光時間Expo_Timeが所定の露光時間下限値Min_Expo_Time未満であるか否かを判別する。判別の結果、露光時間Expo_Timeが所定の露光時間下限値Min_Expo_Time以上である場合、制御部４２は、ステップＳ８の処理としてメカシャッター２８の動作モードを高速連写用メカシャッター動作モード（詳しくは後述する）に設定した後、露光処理に移行する。一方、露光時間Ｔが所定の露光時間下限値Min_Expo_Time未満である場合には、制御部４２は、ステップＳ９の処理としてメカシャッター２８の動作モードを超高速連写用メカシャッター動作モード（詳しくは後述する）に設定した後、露光処理に移行する。

〔通常メカシャッター動作〕
始めに、図４を参照して、通常メカシャッター動作について詳しく説明する。

メカシャッター２８の動作モードが通常メカシャッター動作に設定された場合、制御部４２は、１枚目の静止画像及び２枚目以後の静止画像を撮影する際、以下に示す露光処理を実行する。

〔１枚目の静止画像の撮影処理〕
メカシャッター２８は通常開いている状態にあるので、１枚目の静止画像を撮影する際は、始めに、制御部４２は、露光時間Expo_timeを考慮してメカシャッター２８を閉じることを指示する閉じパルス信号をアクチュエータ３０に出力することによりモータ２９を励磁し、電子シャッターを開いた時点から露光時間Expo_timeが経過した後にメカシャッター２８を閉じる。電子シャッターは、制御部４２が、ＣＣＤ３３に蓄積されている不要な電荷を時間El_Timeの間吐き出した後、電子シャッターパルス信号の入力を停止することにより、開かれる。そして制御部４３は、露光時間Expo_timeの間にＣＣＤ３３に蓄積された電荷を光電変換出力として１画面分出力する。これにより連写撮影処理における１枚目の静止画像の撮影が完了する。

なおメカシャッター２８は、レンズのＦ値分の開口径の状態から時間Ｔを要して完全に閉じた状態になる（応答遅れ）。従って開口径の遮光が始まってからＣＣＤ３３への入射光量が半分になる１／２Ｔ時間までが露光時間Expo_timeになる。また閉じパルス信号を出力してからモータ２９が励磁されてメカシャッター２８を駆動可能な状態になり、メカシャッター２８が駆動されＣＣＤ３３への入射光量が半分になるまでの時間（メカシャッター動作時間Mecha_Delay_Time）は、シャッター機構，シャッタードライバー等の回路，固体ばらつきによって異なるので、例えば特許第３９１５３０６号公報に記載された方法により予めメカシャッター動作時間Mecha_Delay_Timeを算出しておき、このメカシャッター動作時間Mecha_Delay_Timeに基づいてメカシャッター２８の閉じパルスの出力タイミングを決定することが望ましい。またモータ２９は、閉じた後の機構的なバウンドによりメカシャッター２８が開くことを防止するためにメカシャッター２８が閉じた後も所定時間（必要励磁時間）励磁しておくことが望ましい。

〔２枚目以後の静止画像の撮影処理〕
２枚目以後の静止画像を撮影する際、制御部４２はメカシャッター２８を開くことを指示する開きパルス信号をアクチュエータ３０に出力することによりモータ２９を励磁し、アクチュエータ３０はメカシャッター２８が完全に開いてから所定時間（必要励磁時間）後にモータ２９の励磁を停止する。次に、制御部４２は、露光時間Expo_timeを考慮してメカシャッター２８を閉じることを指示する閉じパルス信号をアクチュエータ３０に出力することによりモータ２９を励磁し、電子シャッターを開いた時点から露光時間Expo_timeが経過した後にメカシャッター２８を閉じる。電子シャッターは、制御部４２が、ＣＣＤ３３に蓄積されている不要な電荷を時間El_Timeの間吐き出した後、電子シャッターパルス信号の入力を停止することにより、開かれる。そして制御部４３は、露光時間Expo_timeの間にＣＣＤ３３に蓄積された電荷を光電変換出力として１画面分出力する。これにより連写撮影処理における２枚目以後の静止画像の撮影が完了する。

〔高速連写用メカシャッター動作〕
次に、図５を参照して、高速連写用メカシャッター動作について詳しく説明する。

メカシャッター２８の動作モードが高速連写用メカシャッター動作に設定された場合、制御部４２は、１枚目の静止画像及び２枚目以後の静止画像を撮影する際、以下に示す露光処理を実行する。なお１枚目の静止画像を撮影する際の露光処理は上述の通常メカシャッター動作時と同じであるので、以下ではその説明を省略する。

〔２枚目以後の静止画像の撮影処理〕
２枚目以後の静止画像を撮影する際、制御部４２は、１サイクルの動作時間Cycle_Timeが予め規定し、この動作時間Cycle_Time内でメカシャッター２８を開き、メカシャッター２８を開いてから所定時間後にメカシャッター２８を閉じることを指示する開き・閉めパルス信号をアクチュエータ３０に出力することによりモータ２９を励磁する。次に制御部４２は、ＣＣＤ３３に蓄積されている不要な電荷を時間El_Timeの間吐き出した後、メカシャッター２８が開いている状態において電子シャッターパルス信号の入力を停止することにより電子シャッターを開いて露光を開始する。そして制御部４３は、露光時間Expo_timeの間にＣＣＤ３３に蓄積された電荷を光電変換出力として１画面分出力し、メカシャッター２８が閉じてから必要励磁時間経過後にモータ２９の励磁を停止する。これにより連写撮影処理における２枚目以後の静止画像の撮影が完了する。

以上の説明から明らかなように、メカシャッター２８の動作モードが高速連写用メカシャッター動作に設定された場合、制御部４２は、１サイクルの動作時間Cycle_Time内の所定期間の間モータ２９を励磁させ、モータ２９が励磁されている間にメカシャッター２８の開動作、電子シャッターの開動作、及びメカシャッター２８の閉動作を順に実行する。このような処理によれば、メカシャッター２８を開く時と閉める時とで個別にモータ２９を励磁する必要が無くなるので、連写速度をさらに速めることができる。また全体の励磁時間を短くすることができるので、連写撮影に要する電力を削減できる。また本実施形態では、高速連写用メカシャッター動作モードは、モータ２９の励磁期間を含む動作時間Cycle_TimeCycle_Timeを１サイクルとして実行されるので、連写速度を一定にすることができる。

なお、この高速連写用メカシャッター動作によれば、メカシャッター２８が開いている時間が制限されることになるので、露光時間Expo_Timeに上限が生じる。これに対し、通常メカシャッター動作では、メカシャッター２８は開きパルス信号と閉じパルス信号の２つの個別のパルス信号により開閉動作されるので、露光時間Expo_Timeに上限は生じない。このため本実施形態では、露光時間Expo_Timeが所定の露光時間上限値Max_Expo_Time未満であるか否かに応じてメカシャッター２８の動作モードを通常メカシャッター動作モードと高速連写用メカシャッター動作モードとの間で切り換えている。

本実施形態では、メカシャッター２８が完全に開くまでの最大時間Ccd_Drive_Marginを予め記憶しておき、最大時間Ccd_Drive_Marginが経過した時点からＣＣＤ３３に蓄積されている不要な電荷を吐き出すことにより、メカシャッター２８が開くまでの時間は必ず電荷を吐き出させるようにする。これによりメカシャッター２８が完全に開くまでの光量の傾きがその後の露光処理に影響しなくなる。

ＣＣＤ３３に不要な電荷を吐き出させる所定時間El_Timeは、以下の数式（１）に示すように１サイクルの動作時間Cycle_Timeからメカシャッター２８が完全に開くまでの最大時間Ccd_Drive_Margin，メカシャッター２８が閉じた時間と１サイクルの終了時間の時間差（早期終了時間）Mecha_Early_Time，及び露光時間Expo_Timeを減算することにより決定することが望ましい。このような処理によれば、メカシャッターの開閉タイミングを考慮して露光時間を適切に設定することができる。なお早期終了時間Mecha_Early_Timeの算出方法については後述する。

El_Time = Cycle_Time - Ccd_Drive_Margin - Mecha_Early_Time - Expo_Time …（１）
光電変換出力を転送している間はメカシャッター２８を閉じておく必要があるので、大きい画像サイズの光電変換出力を転送する場合には、メカシャッター２８の閉じ時間が長くなり、結果として、連写開始が遅くなり、連写速度を速める効果が小さくなる。そこで大きい画像サイズの光電変換出力を転送する場合、画素加算処理を行うことにより画像サイズを小さくし、転送に要する時間を短縮することが望ましい。このような処理によれば、メカシャッター２８の動作速度に合わせて連写撮影を行うことが可能になり、連写速度を速めることができる。この処理は、モータ２９の励磁時間に対する光電変換出力の転送時間の割合が短い場合に特に有効である。

本実施形態では、露光時間Expo_Timeが所定の露光時間上限値Max_Expo_Time以上である場合、メカシャッター２８の動作モードを通常メカシャッター動作モードに設定したが、メカシャッター２８の動作モードを高速連写用メカシャッター動作モードに設定し、撮影感度を上げることにより露光不足を補うようにしてもよい。このような処理によれば、連写速度を維持しつつ、より暗い環境においても適性な露出で連写撮影を行うことができる。

〔超高速連写用メカシャッター動作〕
次に、超高速連写用メカシャッター動作について詳しく説明する。

メカシャッター２８の動作モードが超高速連写用メカシャッター動作に設定された場合、制御部４２は、高速連写用メカシャッター動作における１サイクルの動作時間Cycle_Time，及びメカシャッター２８を開いてからメカシャッター２８を閉じるまでの時間を短縮した後、高速連写用メカシャッター動作時と同様の処理を実行する。このような処理によれば、対応可能な露光時間は限られるようになるが、１サイクルの動作時間Cycle_Time及びモータ２９の励磁時間がより短くなるので、例えば撮影環境が明るい場合等、露光時間が短くて良い撮影シーンをより短時間で連写撮影することができる。

〔早期終了時間算出処理〕
メカシャッター２８の開口量は、閉鎖を指令しても直ちにゼロにならず、メカシャッタ２８やアクチュエータ３０応答遅れ時間に由来する若干の応答遅れを伴って徐々にゼロに近付く特性を有する。そこで、メカシャッター２８が閉じた時間と１サイクルの終了時間の時間差（早期終了時間）Mecha_Early_Timeの平均値を予め算出しておき、この早期終了時間Mecha_Early_Timeの平均値に基づいて、開き・閉めパルス信号を出力するタイミングを決定することが望ましい。以下、図６に示すフローチャートを参照して、この早期終了時間算出処理の流れについて説明する。

図６に示すフローチャートは、早期終了時間の算出処理を指示されたタイミングで開始となり、早期終了時間算出処理はステップＳ１１の処理に進む。

ステップＳ１１の処理では、制御部４２が、メカシャッター動作早期終了時間Ｔ_{ｅａｒｌｙ}の測定回数を計数するプログラムカウンタの値を参照して、メカシャッター動作早期終了時間Ｔ_{ｅａｒｌｙ}の測定回数がＮ回に到達したか否かを判別する。判別の結果、メカシャッター動作早期終了時間Ｔ_{ｅａｒｌｙ}の測定回数がＮ回に到達した場合、制御部４２は早期終了時間算出処理をステップＳ１８の処理に進める。一方、メカシャッター動作早期終了時間Ｔ_{ｅａｒｌｙ}の測定回数がＮ回に到達していない場合には、制御部４２は早期終了時間算出処理をステップＳ１２の処理に進める。

ステップＳ１２の処理では、制御部４２が、メカシャッター２８を開状態に維持した状態で電子シャッターパルスを所定時間Ｔ_Ｌｏｎｇだけ停止することにより、所定時間Ｔ_Ｌｏｎｇ露光を行う（図７参照）。そして制御部４２は、ＣＣＤ３３出力のＹ（輝度）データの積分値Σ_Ｌｏｎｇを演算する。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、早期終了時間算出処理はステップＳ１３の処理に進む。

ステップＳ１３の処理では、制御部４２が、メカシャッター２８を開状態に維持した状態で電子シャッターパルスを所定時間Ｔ_Ｌｏｎｇより短い所定時間Ｔ_{Ｓｈｏｒｔ}だけ停止することにより、所定時間Ｔ_{Ｓｈｏｒｔ}露光を行う（図７参照）。そして制御部４２は、ＣＣＤ３３出力のＹ（輝度）データの積分値Σ_{Ｓｈｏｒｔ}を演算する。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、早期終了時間算出処理はステップＳ１４の処理に進む。

ステップＳ１４の処理では、制御部４２が、ステップＳ１２，Ｓ１３の処理結果に基づいて単位時間あたりの露光量Σ_Ｒｅｆ（＝（Σ_Ｌｏｎｇ−Σ_{Ｓｈｏｒｔ}）／（Ｔ_Ｌｏｎｇ−Ｔ_{Ｓｈｏｒｔ}））を算出する。これにより、ステップＳ１４の処理は完了し、早期終了時間算出処理はステップＳ１５の処理に進む。

ステップＳ１５の処理では、制御部４２が、メカシャッタ２８をステップＳ１２の処理と同じ所定時間Ｔ_Ｌｏｎｇの間、閉状態から開状態に切り換えることにより、所定時間Ｔ_Ｌｏｎｇ露光を行う（図７参照）。そして制御部４２は、ＣＣＤ３３出力のＹ（輝度）の積分値Σ_{Ｍｅｃｈａ}を演算する。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、早期終了時間算出処理はステップＳ１６の処理に進む。

ステップＳ１６の処理では、制御部４２が、ステップＳ１２の処理により演算された積分値Σ_ＬｏｎｇとステップＳ１５の処理により演算された積分値Σ_{Ｍｅｃｈａ}の差分値Σ_{ｅａｒｌｙ}を演算する。そして制御部４２は、演算された差分値Σ_{ｅａｒｌｙ}をステップＳ１４の処理により演算された単位時間あたりの露光量Σ_Ｒｅｆで除算することにより、メカシャッター動作早期終了時間Ｔ_{ｅａｒｌｙ}を算出する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、早期終了時間算出処理はステップＳ１７の処理に進む。

ステップＳ１７の処理では、制御部４２が、ステップＳ１６の処理により算出されたメカシャッター動作早期終了時間Ｔ_{ｅａｒｌｙ}をＲＡＭ内に記憶し、メカシャッター動作早期終了時間Ｔ_{ｅａｒｌｙ}の測定回数を計数するプログラムカウンタの値を１増数する。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、早期終了時間算出処理はステップＳ１１の処理に戻る。

ステップＳ１８の処理では、制御部４２が、ＲＡＭ内に記憶されているＮ個のメカシャッター動作早期終了時間Ｔ_{ｅａｒｌｙ}の平均値を算出し、算出された平均値を調整値としてＲＯＭ内に記憶する。これにより、ステップＳ１８の処理は完了し、一連の早期終了時間算出処理は終了する。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす既述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明は、撮像面への入射光路を機械的に開閉する機械式シャッターを備える撮像装置に適用することができる。

本発明の一実施形態となるデジタルスチルカメラの構成を示し斜視図であり、（ａ）は主に前面の構成、（ｂ）は主に背面の構成を示す斜視図である。 図１に示すデジタルスチルカメラの制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態となる連写撮影制御処理の流れを示すフローチャート図である。 通常メカシャッター動作モードにおけるデジタルスチルカメラの動作を示すタイミングチャート図である。 高速連写用メカシャッター動作モードにおけるデジタルスチルカメラの動作を示すタイミングチャート図である。 本発明の実施形態となる早期終了時間算出処理の流れを示すフローチャート図である。 図６に示す早期終了時間算出処理を説明するためのタイミングチャート図である。

符号の説明

１：デジタルスチルカメラ
２８：メカシャッター
２９：モータ
３０：アクチュエータ
４２：制御部
４９：キー入力部

Claims (6)

1. 被写体を撮影する撮像手段と、
   前記撮像手段による撮影を指示する撮影指示手段と、
   メカシャッターを駆動するモータを励磁する励磁手段と、
   前記撮影指示手段により撮影が指示されるのに応じて、前記励磁手段を制御することにより前記モータを第１期間中励磁する励磁制御手段と、
   前記モータを利用して前記メカシャッターを駆動するメカシャッター駆動手段と、
   前記撮影指示手段により撮影が指示されるのに応じて、前記第１期間中の第１タイミングでのメカシャッターの開動作と第１期間中の第１タイミングより遅い第２タイミングでのメカシャッターの閉動作とを前記メカシャッター駆動手段に指示するメカシャッター駆動制御手段と、
   前記撮像手段による撮影を行うための露光時間を算出する露光時間算出手段と、
   前記撮像手段の電子シャッターを駆動する電子シャッター駆動手段と、
   前記露光時間算出手段により算出された露光時間に基づいて前記電子シャッター駆動手段を制御することにより、前記第１タイミングと前記第２タイミングの間の第３タイミングで電子シャッターを閉状態から開状態に制御する電子シャッター駆動制御手段と、
   前記露光時間算出手段により算出された露光時間が第１露光時間未満であるか否かを判別し、算出された露光時間が第１露光時間未満である場合において、前記励磁制御手段と前記メカシャッター駆動制御手段の動作を有効にする制御手段とを備え、
   前記励磁制御手段と前記メカシャッター駆動制御手段の動作を繰り返し実行することにより、複数枚の静止画像を連続的に撮影する連写撮影を実行すること
   を特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記連写撮影は前記第１期間を含む第２期間を１サイクルとして実行されることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置において、
   前記電子シャッター駆動制御手段は、前記第２期間から、前記露光時間算出手段により算出された露光時間と、前記メカシャッターが閉じた時間と前記連写撮影の１サイクルの終了時間の時間差と、を減算することにより得られる時間に基づいて前記第３タイミングを決定することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、前記露光時間算出手段により算出された露光時間が第１露光時間より短い第２露光時間未満であるか否かを判別し、算出された露光時間が第２露光時間未満である場合、前記第１期間及び前記第１タイミングと前記第２タイミング間の時間差を短縮することを備えることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の撮像装置において、前記撮像手段により撮影された被写体の画像に画素加算処理を施す画素加算手段を備えることを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載の撮像装置において、前記撮像手段による前記被写体の撮影感度を向上させる撮影感度向上手段を備えることを特徴とする撮像装置。

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