JP5432757B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、手振れ補正等のために撮像素子をシフト可能な、電子先幕シャッタとメカニカル後幕シャッタとを組み合わせて露光を行う撮像装置に関する。

一眼レフレックスタイプのカメラ（デジタルカメラや銀塩カメラなど）においては、従来より、露光時間の制御を、フォーカルプレーンシャッタ等のメカニカルシャッタにより行っている。

フォーカルプレーンシャッタは、一般に、先幕および後幕の２枚の幕から構成されていて、撮影前の状態では先幕のみが撮像素子（銀塩カメラにおいてはフィルムであるが、以下では代表して撮像素子を例に挙げる）を遮光した状態となっている（１、先幕閉状態）。その後、撮影ボタン等が操作されると、撮影動作を開始して、チャージされたばねをリリースすることによりまず先幕が走行を開始する（２、先幕走行）。この先幕の走行に伴って、撮像素子の例えば上端側から露光が順次開始される。シャッタ速度がシンクロ速度以下である場合には、先幕が走行を完了すると撮像素子の全面が露光中となる状態が実現する（３、先幕走行完了）（ただし、シャッタ速度がシンクロ速度よりも速い場合には、先幕の走行が完了する前に後幕の走行が開始されるために、露光はスリット状で行われる）。先幕の走行が開始されてからシャッタ速度に対応する露光時間が経過したところで、チャージされたばねをリリースすることにより後幕の走行が開始されて撮像素子の上端側から順次遮光が開始される（４、後幕走行）。後幕が走行を完了すると撮像素子の全面が遮光された状態となる（５、後幕走行完了）。そして、この後幕走行完了後の遮光状態において、撮像素子から画像信号が読み出される。

このように、従来のカメラでは、露光開始をメカニカル先幕シャッタの走行により制御し、露光終了をメカニカル後幕シャッタの走行により制御することで、静止画像撮影における撮像素子への露光時間の制御を行っていた。

しかし、短秒時の露光では高い精度を維持しながら機械的な制御を行うことが難しくなり、フォーカルプレーンシャッタの例では１／８０００秒よりも短い露光時間の制御が困難になる。従って、フォーカルプレーンシャッタを採用したカメラでは、１／８０００秒程度がシャッタ速度の上限となっていた。

このような課題に対して、高速シャッタにおけるより高い精度の制御を可能とし、あるいはより高速なシャッタの実現を可能とする技術として、電子シャッタを用いた技術が提案されている。

例えば、特開平１１−４１５２３号公報には、ＣＭＯＳ撮像素子等のＸＹアドレス型撮像素子を用いた撮像装置において、画素リセットにより実現される電子先幕シャッタをメカニカル先幕シャッタに代えて用いることにより撮像素子の電荷蓄積開始時間を制御し、電荷蓄積終了時間の制御についてはメカニカル後幕シャッタ（フォーカルプレーンシャッタ）を用いる技術が記載されている。このときさらに、メカニカル後幕シャッタの非線形な走行特性に合わせて電子先幕シャッタの走行特性（つまり、上側のラインから下側のラインへ向かって画素を順次リセットしていく走行特性）を制御することにより、撮像素子の全領域でほぼ均一な露光時間の静止画像撮影を行うことができるようにしている。

ところで、近年のデジタルカメラ等の撮像装置においては、手振れ補正機能を搭載する機種が発売されている。この手振れ補正は、種々の技術により実現されているが、一例は、撮像素子を撮像面に平行な面内方向に駆動する技術である。

特開平１１−４１５２３号公報

しかしながら、上述したような画素リセットにより電荷蓄積を開始し、メカニカル後幕シャッタを走行させて遮光することにより電荷蓄積を終了する露出制御を行う撮像装置では、手振れ補正等によって撮像素子がメカニカル後幕シャッタの走行方向にシフトすると、メカニカル後幕シャッタに対する撮像素子の位置が基準位置から変化してしまうことになる。従って、基準位置において電子先幕シャッタの走行特性をメカニカル後幕シャッタの走行特性に合わせたとしても、撮像素子がシフトした場合には走行特性にずれが生じてしまい、シャッタ走行方向の画素位置に応じて露光時間が異なる露光ムラ（輝度ムラ）が発生してしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電子先幕シャッタとメカニカル後幕シャッタとを組み合わせて露光を行う際に、撮像素子が基準位置からシフトすることにより発生する露光ムラを抑制することができる撮像装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明のある態様による撮像装置は、手振れに応じて撮像素子をシフトすることにより該撮像素子の撮像面に結像する被写体像のぶれを軽減するようにした撮像装置において、被写体像を結像するための撮影レンズと、上記撮影レンズを介して受光した光量に応じた量の電荷を蓄積する画素が二次元状に配置された撮像面を有する撮像素子と、手振れを検出する手振れ検出部と、上記撮像面に結像した被写体像のぶれを軽減するように、上記手振れに応じて上記撮像素子を上記撮像面と平行な方向にシフトする手振れ補正部と、上記撮影レンズからの光が上記撮像面へ到達する状態から遮光される状態へ移行するために、該撮像面に沿って走行するメカニカル後幕シャッタと、上記メカニカル後幕シャッタの走行に先行して、該メカニカル後幕シャッタの走行特性に応じたタイミングで、該走行方向に沿って上記撮像面の画素の電荷を順次リセットするリセット部と、上記メカニカル後幕シャッタの走行特性と、該走行方向における上記撮像素子のシフト方向およびシフト量と、に基づいて、該撮像素子から読み出された画像信号が、上記撮像素子の全ての画素の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くように制御することにより露光ムラを低減する等価露光量制御部と、を具備したものである。

本発明の撮像装置によれば、電子先幕シャッタとメカニカル後幕シャッタとを組み合わせて露光を行う際に、撮像素子が基準位置からシフトすることにより発生する露光ムラを抑制することが可能となる。

本発明の実施形態１における撮像装置の構成を示すブロック図。 上記実施形態１における撮像素子の構成を示す図。 上記実施形態１において、撮影前の撮像素子およびメカニカル後幕シャッタの様子を示す図。 上記実施形態１において、電子リセットを行っているときの撮像素子およびメカニカル後幕シャッタの様子を示す図。 上記実施形態１において、電子リセットを完了し後幕走行が開始される前の撮像素子およびメカニカル後幕シャッタの様子を示す図。 上記実施形態１において、後幕走行を行っているときの撮像素子およびメカニカル後幕シャッタの様子を示す図。 上記実施形態１において、後幕走行が完了したときの撮像素子およびメカニカル後幕シャッタの様子を示す図。 上記実施形態１において、メカニカル後幕シャッタの走行特性ｍｓを示す線図。 上記実施形態１において、メカニカル後幕シャッタの走行特性ｍｓに合わせて電子リセットの走行特性ｅｓを設定したときの様子を示す線図。 上記実施形態１において、撮像素子が基準位置にあるときの電子先幕シャッタ（電子リセット）の走行特性ｅｓとメカニカル後幕シャッタの走行特性ｍｓとを示す図。 上記実施形態１において、撮像素子が基準位置から上下方向にシフトしたときの電子先幕シャッタ（電子リセット）の走行特性ｅｓとメカニカル後幕シャッタの走行特性ｍｓとを示す図。 上記実施形態１において、撮像素子の上下方向シフトにより発生する露光ムラの様子を示す線図。 上記実施形態１において、撮像素子が基準位置にあることを前提として設定される電子リセットのタイミングを説明するための線図。 上記実施形態１において、露光時に撮像素子が下方向へ−ｊライン（上方向へｊライン）分シフトしたときの様子を示すタイミングチャート。 上記実施形態１において、露光時に撮像素子が下方向へ−ｊライン（上方向へｊライン）分シフトしたときの、撮像面におけるラインｉ付近の電子リセットタイミングとメカニカル後幕シャッタの走行タイミングとを拡大して示すタイミングチャート。 上記実施形態１において、撮影ボタンが押下されたときの撮影シーケンスの例を示すフローチャート。 本発明の実施形態２において、撮影ボタンが押下されたときの撮影シーケンスの例を示すフローチャート。 上記実施形態２において、予測した露光時の撮像素子のシフト量が下方向へ−Ａライン（上方向へＡライン）であるときの例を示すタイミングチャート。 上記実施形態２において、予測した露光時の撮像素子のシフト量が下方向へ−Ａライン（上方向へＡライン）であるときの、露光ムラが発生しない電子リセットの例を示すタイミングチャート。 上記実施形態２において、実際の露光時の撮像素子のシフト量が下方向へ−Ｂライン（上方向へＢライン）であるときの例を示すタイミングチャート。 上記実施形態２において、撮像素子の露光時の予測シフト量が下方向へ−Ａライン、実際のシフト量が下方向へ−Ｂラインであるときの、撮像面におけるラインｉ付近の電子リセットタイミングとメカニカル後幕シャッタの走行タイミングとを拡大して示すタイミングチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［実施形態１］

図１から図１６は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は撮像装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態の撮像装置１は、例えばデジタルカメラとして構成されたものとなっていて、撮影レンズ２と、メカニカル後幕シャッタ３と、撮像素子４と、画像処理部５と、内部メモリ６と、外部メモリ７と、表示部８と、指示部９と、システム制御部１０と、手振れ検出部１１と、手振れ補正部１２と、位置検出部１３と、を備えている。

撮影レンズ２は、被写体像を撮像素子４の撮像面２２（図２等参照）上に結像するための撮影光学系であり、絞りやフォーカスレンズ等を含んで構成されている。

メカニカル後幕シャッタ３は、撮影レンズ２と撮像素子４との間に配置されていて、撮影レンズ２から撮像素子４へ至る光束の通過終了時間を規定することにより、露出を制御するためのものである。具体的には、メカニカル後幕シャッタ３は、露光用の開口部３１（図３〜図７等参照）を閉じた状態で光束の通過を遮断し、該露光用の開口部３１を開いた状態で光束の通過を許容する。そして、メカニカル後幕シャッタ３は、撮像素子４の撮像面２２に沿った垂直方向に走行し、撮影レンズ２からの光が撮像面２２へ到達する状態から遮光される状態へ移行させる。ここに、メカニカル後幕シャッタ３は、閉動作を行う際にチャージしたばねの弾性力により速度０から徐々に加速しながら撮像面２２に沿って走行する構造となっているために、走行特性（メカニカル後幕シャッタ３の走行開始から、撮像面２２上の任意の位置の画素２１（図２等参照）がメカニカル後幕シャッタ３によって遮光されるまでの時間特性）を有し、閉動作にはある程度の時間を要する。この走行特性については後でより詳しく説明する。一方、メカニカル後幕シャッタ３の開動作は、モータ等を用いてばねをチャージすることにより行われる。

撮像素子４は、撮影レンズ２を介して結像された光学像を光電変換して電気的な画像信号を生成するものである。ただし、本実施形態の撮像素子４は、ライン単位もしくは複数ライン単位（ここに、ラインの方向はメカニカル後幕シャッタ３の走行方向に直交する方向となっている）での画素リセットを順次行うことができるような撮像素子となっている。ここに、撮像素子４の具体例としては、ＣＭＯＳ撮像素子等のＸＹアドレス型撮像素子を例に挙げることができるが、これに限定されるものではない。

画像処理部５は、撮像素子４により撮像されて読み出された画像信号に、各種の画像処理を施すものである。ここに、画像処理部５により行われる画像処理には、各画素毎（各ライン毎）の実露光時間に基づいて撮像素子４から読み出された画像信号の信号レベルを補正する画像処理を行うことにより、撮像素子４の全ての画素２１の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くようにする処理も含まれており、すなわち、画像処理部５は等価露光量制御部としても機能する。この画像処理部５からの画像データはシステム制御部１０へ送出される。

内部メモリ６は、この撮像装置１の動作に必要な各種の処理プログラムや設定値などを不揮発に記憶するものであり、具体的には、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリにより構成されている。

外部メモリ７は、撮影され画像処理部５により記録用に処理された画像データを不揮発に記憶するものであり、いわゆるメモリカードなどの撮像装置１の外部に搬出し得るリムーバブルメモリとして構成されている。

表示部８は、撮影され画像処理部５により表示用に処理された画像や、この撮像装置１の操作に係るメニューの表示などを行うものであり、例えばＴＦＴ液晶や有機ＥＬ基板などの表示デバイスとして構成されている。

指示部９は、この撮像装置１に対する操作入力を行うためのユーザーインタフェースであり、電源のオン／オフを指示するための電源ボタンや撮影開始を指示するための撮影ボタン、手振れ補正をオン／オフするボタン、その他各種の設定ボタンなどが含まれている。

手振れ検出部１１は、加速度センサなどを含んで構成されていて、加速度センサの出力値に基づき手振れ（撮像装置１の振れであり、大きさを示す手振れ量と、方向を示す手振れ方向と、の両方を含むベクトルである）を検出して、システム制御部１０へ送信するようになっている。

手振れ補正部１２は、超音波モータなどの機械的駆動源を含んで構成されていて、撮像素子４を撮像面２２と平行な面内の方向に駆動するものである。すなわち、システム制御部１０は、撮影を行う際に、手振れ検出部１１から受信した手振れ情報に基づきこの手振れ補正部１２を制御して、撮像素子４を撮像面２２と平行な方向にシフトさせることにより、撮像面２２に結像した被写体像のぶれを軽減するものである。具体的には、撮像装置１が振れている方向（手振れ方向）と逆の方向に、撮像装置１が振れている量（手振れ量）だけ撮像素子４を駆動することにより、手振れ補正が行われる。

位置検出部１３は、撮像素子４の基準位置からのシフト（このシフトもベクトルである）の、メカニカル後幕シャッタ３の走行方向成分を少なくとも検出するもの（すなわち、撮像素子４のシフトが、メカニカル後幕シャッタ３の走行方向と同一方向または反対方向（シフト方向）に、基準位置からのどれだけの量（シフト量）生じているかを少なくとも検出するもの）である。ただし、シフト方向はシフト量に符号を付して表すことができるために、以下では適宜、撮像素子４のシフトのシャッタ方向成分を、単に「シフト量」などということにする。システム制御部１０は、この位置検出部１３の検出結果を受信して、撮影完了後の撮像素子４の位置が基準位置からシフトした位置になっている場合には、手振れ補正部１２を駆動して撮像素子４を基準位置に戻すように制御する。

システム制御部１０は、この撮像装置１全体の制御を行うものである。例えば、システム制御部１０は、指示部９を介したユーザーからの指示（例えば、静止画像撮影の指示）を受けて、撮影レンズ２の絞りやオートフォーカスの制御などを行い、さらに、手振れ補正の制御、撮像素子４のタイミング制御、メカニカル後幕シャッタ３の開閉タイミング制御、画像処理部５の制御などを行う。ここに、システム制御部１０は、手振れ補正の制御において、手振れ検出部１１により検出された手振れ情報に基づいて手振れ補正部１２を制御し、撮像面２２に結像した被写体像のぶれを軽減するように手振れ補正を行わせる。また、システム制御部１０は、撮像素子４のタイミング制御においてリセット部として機能し、後で図面を参照して説明するように、メカニカル後幕シャッタ３の走行に先行して、走行方向に沿って撮像素子４の撮像面２２に配置された画素２１の電荷をリセットすることを、メカニカル後幕シャッタ３の走行特性に応じたタイミングで順次行う。さらに、システム制御部１０は、後述するように等価露光量制御部として機能して、メカニカル後幕シャッタ３の走行特性と、位置検出部１３により検出された露光時の撮像素子４のシャッタ走行方向におけるシフト方向およびシフト量と、に基づいて各画素２１の実露光時間を算出し、算出した実露光時間に基づいて撮像素子４から読み出された画像信号の信号レベルを補正する画像処理を画像処理部５に行わせることにより、撮像素子４の全ての画素２１の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くように制御するものである。そして、システム制御部１０は、画像処理部５により処理された画像データを受け取って、表示部８に画像を表示させる制御や、外部メモリ７に画像を保存させる制御を行う。

次に、図２は撮像素子４の構成を示す図である。

撮像素子４は、複数の画素２１が二次元状に配置された撮像面２２と、垂直走査回路２３と、列回路２４と、を備えている。この図２においては、画素２１がｎ行×ｍ列（ここに、ｎ，ｍは正の整数）に配列された撮像面２２を図示している。

ここに、画素２１は、撮影レンズ２を介して受光した光をその光量に応じた量の電荷に変換して蓄積するフォトダイオードと、このフォトダイオードに蓄積された電荷を電圧に変換して増幅し、スイッチングして列回路２４へ電気信号として受け渡す画素回路部と、を含んで構成されたものである。

垂直走査回路２３は、撮像面２２に配置された画素２１の水平方向並びであるラインを制御するためのものであり、各ライン毎に画素回路部へ制御信号を送信して、電子リセットのタイミングや電気信号の読み出しタイミングを制御する。なお、この図２に示す例においては、垂直走査回路２３が制御するラインは、ライン１〜ラインｎのｎ本のラインである。

列回路２４は、撮像面２２に配置された画素２１の垂直方向並びであるカラムを制御するためのものであり、電気信号へのゲイン印加などを主に行う。なお、この図２に示す例においては、列回路２４が制御するカラムは、カラム１〜カラムｍのｍ本のカラムである。また、列回路２４は、さらにＡ／Ｄ変換処理を行うことができるタイプのものであっても構わない（Ａ／Ｄ変換処理は、従来は別個のＩＣで行っていたが、近年では列回路で行うものも開発されている）。

次に、図３〜図７を参照して、静止画像を撮影する際の撮像素子４およびメカニカル後幕シャッタ３の動作について説明する。ここに、図３は撮影前の撮像素子４およびメカニカル後幕シャッタ３の様子を示す図、図４は電子リセットを行っているときの撮像素子４およびメカニカル後幕シャッタ３の様子を示す図、図５は電子リセットを完了し後幕走行が開始される前の撮像素子４およびメカニカル後幕シャッタ３の様子を示す図、図６は後幕走行を行っているときの撮像素子４およびメカニカル後幕シャッタ３の様子を示す図、図７は後幕走行が完了したときの撮像素子４およびメカニカル後幕シャッタ３の様子を示す図である。

図３に示す撮影前の状態では、メカニカル後幕シャッタ３は露光用の開口部３１から退避して開いており、撮像素子４は撮影レンズ２からの光が照射されて露光されている状態となっている。

この図３に示す状態において、指示部９の撮影ボタンが押下され、撮影開始の指示信号が指示部９からシステム制御部１０へ送信されると、静止画像の撮影動作が開始される。するとまず、図４に示すように、撮像素子４の垂直走査回路２３により、各画素２１のフォトダイオードに蓄積された電荷をリセットする電子リセットが開始される。この電子リセットは、撮像素子４の上端のライン（ライン１）から開始されて下方向へ向かって順次行われ、下端のライン（ラインｎ）に達したところで終了する（図５は電子リセットが終了した状態を示している）。電子リセット後のフォトダイオードには電荷が再び蓄積されるために、任意の画素２１の露光開始タイミングは、その画素２１の電子リセットが終了したタイミングとなる。

なお、図５には、シャッタ速度がシンクロ速度以下である場合を図示しているために、電子リセットが下端のライン（ラインｎ）に達すると、撮像素子４の全面に渡って露光が行われている状態となる（これに対して、シャッタ速度がシンクロ速度よりも速い場合には、電子リセットが下端のライン（ラインｎ）に達する前にメカニカル後幕シャッタ３の走行が開始されるために、露光がスリット状で行われることは背景技術において述べた通常のフォーカルプレーンシャッタの場合と同様である）。

システム制御部１０は、指示部９から手動で設定された露光時間がある場合にはその露光時間、手動で設定された露光時間がない場合には被写体の輝度に応じて自動で設定した露光時間を保持しており、上述した電子リセットを開始してからこの設定露光時間（シャッタ速度）が経過した時点でメカニカル後幕シャッタ３の走行が開始されるように、該メカニカル後幕シャッタ３を制御する。

これにより、図６に示すように、メカニカル後幕シャッタ３の走行が開始されて、撮像素子４の上端のライン（ライン１）から下方向へ向かって順次遮光が行われる。

その後、図７に示すように、メカニカル後幕シャッタ３が露光用の開口部３１を全て閉じて走行を完了すると、撮像素子４が全面に渡って遮光された状態となる。

そして、この図７に示すような撮像素子４の全面が遮光された状態において、垂直走査回路２３により、ライン毎に順次、電気信号の読み出しが行われる。

続いて、図８はメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓを示す線図である。この図８においては、縦軸がメカニカル後幕シャッタ３の走行方向である撮像素子４の上下方向を示し、横軸が経過時間を示している。

メカニカル後幕シャッタ３は、上述したように、ばねの弾性力によって走行方向に引張されることで走行する構造となっている。このために、走行を開始した直後は速度が遅く、下方向へ走行して行くにつれて徐々に加速する。メカニカル後幕シャッタ３の遮光先端となる幕下端が、時間の経過と共に撮像素子４の上端側から下端側へ向けて移動して行く様子を、走行特性ｍｓとして図８に示している。なお、露光用の開口部３１は、撮影光束をけることがないように撮像素子４の撮像面２２よりも大きく構成されているために、メカニカル後幕シャッタ３の移動範囲は撮像素子４の上下方向の幅よりも大きく、露光用の開口部３１の上下方向の幅をカバーし得る範囲となる。従って、メカニカル後幕シャッタ３が撮像素子４の上端に達したときには既にある程度の走行速度が得られており、これにより撮像素子４上においては比較的線形に近い走行特性ｍｓを得ることができるようになっている。

次に、図９はメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓに合わせて電子リセットの走行特性ｅｓを設定したときの様子を示す線図である。この図９に示した縦軸および横軸は、図８に示したものと同様である。

この図９に示す電子リセットは、基本的に、背景技術において述べた特開平１１−４１５２３号公報に記載された電子リセットと同様である。

すなわち、電子リセットのタイミング（走行特性ｅｓ）は、撮像素子４が上述した基準位置にあることを前提として、メカニカル後幕シャッタ３の非線形な走行特性ｍｓに合わせて（より詳しくは、メカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓを露光時間（露出時間）分だけ時間を遡る方向にシフトした走行特性に合わせて）制御される。なお、この図９には、電子リセットをライン毎のタイミングで順次行う例を示しているが、複数ライン毎のタイミングで順次行うタイプのものであっても構わない（このような構成は、駆動回路を簡単にしたり高い駆動クロックを不要とする利点がある）。

続いて、図１０〜図１２を参照して、手振れ補正時に撮像素子４が基準位置からシャッタ走行方向（本実施形態においては、例えば上下方向）にシフトすると、露光ムラ（輝度ムラ）が発生してしまうことについて説明する。

まず図１０は、撮像素子４が基準位置にあるときの電子先幕シャッタ（電子リセット）の走行特性ｅｓとメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓとを示す図である。このときには、走行特性ｅｓを設定する際の前提であった基準位置に撮像素子４があるために、全てのラインについて基本的に同一の露光時間となる。

次に図１１は、撮像素子４が基準位置から上下方向にシフトしたときの電子先幕シャッタ（電子リセット）の走行特性ｅｓとメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓとを示す図である。

手振れ補正を行うと、撮像素子４はメカニカル後幕シャッタ３に対して相対的に移動し、撮像素子４が上方向にシフトすればその走行特性ｅｓもメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓに対して上方向にシフトし、撮像素子４が下方向にシフトすればその走行特性ｅｓもメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓに対して下方向にシフトする。

図１２は、撮像素子４の上下方向シフトにより発生する露光ムラの様子を示す線図である。

撮像素子４が基準位置にあるときには、実線で示すように、基本的に全てのラインが設定露光時間と同一の露光時間となる。

一方、撮像素子４が基準位置から上方向にシフトすると、図１１を参照すれば分かるように、１点鎖線で示す走行特性ｅｓが実効的に走行特性ｍｓに近づき、図１２に１点鎖線で示すように、設定露光時間よりも露出時間が短くなる（つまり、撮像面２２の全面において露出アンダーとなる）。このとき、メカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓは、メカニカル後幕シャッタ３の走行速度が撮像素子４の上端から下方向へ向けて加速して行く特性となっているために、撮像素子４の上端側ほど上方向シフトによる露出時間の減少が顕著になり、設定露光時間からのずれ量は撮像素子４の上端側において下端側よりも大きくなる。従って、撮像素子４の上端側ほど露出アンダーとなる。

また、撮像素子４が基準位置から下方向にシフトすると、図１１を参照すれば分かるように、２点鎖線で示す走行特性ｅｓが実効的に走行特性ｍｓから遠ざかり、図１２に２点鎖線で示すように、設定露光時間よりも露出時間が長くなる（つまり、撮像面２２の全面において露出オーバーとなる）。このとき、設定露光時間からのずれ量は、上方向シフトの場合と同様に、撮像素子位置の上端側において下端側よりも大きくなる。従って、撮像素子４の上端側ほど露出オーバーとなる。

このような画質劣化に対応するために、本実施形態においては、撮像素子４の基準位置からのシフト量を検出して、このシフト量によって発生する露光ムラを打ち消すことができるように画像処理を行っている。

この技術について、図１３〜図１５を参照して説明する。

まず、図１３は、撮像素子４が基準位置にあることを前提として設定される電子リセットのタイミングを説明するための線図である。

撮像素子４の電子リセットのタイミングは、撮像素子４が基準位置にあるときに露光ムラが発生しないように設定される。従って、設定露光時間Ｔshが０であるときのメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓ０に沿ったタイミングとなるために、走行特性ｍｓ０の測定を行う必要がある。

ただし、メカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓ０は、撮像素子４が上下にシフトした場合における露光ムラの補正にも用いられる。そこで、走行特性ｍｓ０の測定は、基準位置にあるときの撮像面２２のライン範囲（ｉ＝１〜ｎ）だけでなく、撮像素子４がシャッタ走行方向（上下方向）にシフトし得る範囲の全てについて行われる。そこでまず、走行特性ｍｓ０を測定する範囲の決定を行う。

この測定範囲を決定するための準備として、撮像素子４が上下方向に移動したときにも撮像面２２上の任意のラインに対応するメカニカル後幕シャッタ３のシャッタ走行位置を表すことができる座標（ライン単位で表す座標）として、ラインｉを用いることにする。すなわち、撮像素子４が基準位置にあるときのライン位置を表すラインｉを、ｉ＝１〜ｎを超えた範囲まで拡張することにより、メカニカル後幕シャッタ３のシャッタ走行位置を表す座標（撮像素子４が上下にシフトしたときにも対応し得る拡張座標）としても用いることにする。

そして、手振れ補正による撮像素子４の最大可動距離が、上方向へＬu［μｍ］、下方向へＬd［μｍ］であるものとし、撮像素子４における隣接するライン同士の間隔がＤline［μｍ］であるものとする。すると、最大可動距離を撮像素子４のライン数に換算した最大可動範囲、すなわち、上方向への最大可動範囲ｈ［ライン］と下方向への最大可動範囲ｋ［ライン］とは、次の数式１，２
［数１］
ｈ＝ｒｏｕｎｄ（Ｌd／Ｄline）
［数２］
ｋ＝ｒｏｕｎｄ（Ｌu／Ｄline）
によりそれぞれ算出することができる。ただし、ｒｏｕｎｄ（ｘ）は、ｘの小数点以下を四捨五入して整数値を算出する関数である。

従って、撮像面２２上のラインが取り得る範囲は、上述した拡張座標におけるライン（−ｈ＋１）（ここに、基準位置における上端のライン１よりも１つ上のラインをライン０とし、それよりも上のラインには負記号「−」を付している）からライン（ｎ＋ｋ）までである。

そこで、走行特性ｍｓ０に対応する時間Ｔmec_i、すなわち、システム制御部１０から撮影開始命令が発生した時点から、設定露光時間Ｔshが０であるときにメカニカル後幕シャッタ３がｉ番目のラインを走行する時点までの時間Ｔmec_iを、拡張座標におけるライン（−ｈ＋１）〜ライン（ｎ＋ｋ）まで予め測定しておく。こうして、各ラインについて測定されたこれらの時間Ｔmec_iによって決定されるのが、図１３において点線で示した、設定露光時間Ｔshが０であるときのメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓ０である。

また、電子リセットのタイミングを表す時間Ｔesht_iは、撮像素子４が基準位置にあるときのメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓ０に一致するように、すなわち、Ｔesht_i＝Ｔmec_iとなるように、ｉ＝１〜ｎの範囲で設定しておく。

このようにして設定されたメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓ０に対応するタイミングを示す時間Ｔmec_i（ただし、ｉ＝（−ｈ＋１）〜（ｎ＋ｋ））と、電子リセットのタイミングを表す時間をＴesht_i（ただし、ｉ＝１〜ｎ）とを、内部メモリ６に予め格納しておく。ただし、Ｔesht_iについては、上述したようにＴesht_i＝Ｔmec_iの対応関係さえ内部メモリ６に格納しておけば、データの格納を省略することも可能である。

そして、撮像素子４の露光を行うときには、撮像面２２上のライン１〜ラインｎ（このラインは、撮像素子４がシフトしたか否かに関わらず、撮像面２２上に実際に設けられたライン番号を示している）のそれぞれについて、撮影開始命令からライン毎に設定された時間Ｔesht_iが経過したところで、電子リセットを行うことにより、電子先幕シャッタを走行させる。

続いて、走行特性ｍｓ０を実現するためのリリースタイミングに、設定露光時間Ｔshを加算した時間だけ撮影開始命令から経過した時点で、メカニカル後幕シャッタ３をリリースして後幕走行を開始させる。

そして、メカニカル後幕シャッタ３の走行が終了したところで、システム制御部１０は、撮像素子４から画像データを読み出させて、例えば画像処理部５内の画像データ記憶部などに記憶させる。

その後、システム制御部１０によりライン毎の補正係数Ｇiが後述するように算出されて、この補正係数Ｇiを用いて画像処理部５により露光ムラの補正が画像処理として行われる。これらの処理について図１４および図１５を参照して説明する。まず、図１４は、露光時に撮像素子４が下方向へ−ｊライン（つまり、上方向へｊライン）分シフトしたときの様子を示すタイミングチャートである。

システム制御部１０は、位置検出部１３から露光時の撮像素子４の位置を取得する。ここで、位置検出部１３から取得した位置が、基準位置から下方向へＬy［μｍ］だけシフトした位置であるものとする。このときシステム制御部１０は、さらに、次の数式３
［数３］
Ｙ＝ｒｏｕｎｄ（Ｌy／Ｄline）
の演算を行うことにより、露光時のシフト量Ｌyをライン数を単位とするシフト量Ｙに換算する。

ここでは、図１４に示すように例えばＹ＝−ｊ、すなわち、露光時に撮像素子４が下方向へ−ｊライン（つまり、上方向へｊライン）分シフトしていたものとする。すると、電子リセットの走行特性が、基準位置の走行特性ｅｓ（０）から下方向へ−ｊライン分シフトした走行特性ｅｓ（−ｊ）（この走行特性ｅｓ（−ｊ）は、図１５にも示すように、設定露光時間Ｔshが０であるときのメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓ０を、下方向へ−ｊライン分シフトした走行特性ｍｓ０（−ｊ）に沿った走行特性である）となる。その一方で、メカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓに変化はない。従って、上述したように、電子リセットからメカニカル後幕シャッタ３が走行するまでの時間間隔が実効的に短くなる。

図１５は、露光時に撮像素子４が下方向へ−ｊライン（つまり、上方向へｊライン）分シフトしたときの、撮像面２２におけるラインｉ付近の電子リセットタイミングとメカニカル後幕シャッタ３の走行タイミングとを拡大して示すタイミングチャートである。なお、この図１５に示したのは、撮像面２２上に実際にｉ番目に設けられているラインの付近である。

撮像素子４が上方向へｊライン分シフトしたことにより、撮像面２２上のラインｉに対応するメカニカル後幕シャッタ３の走行位置は上述した拡張座標におけるライン（ｉ−ｊ）となる。従って、撮像面２２上のラインｉにおける電子リセットタイミングを示す時間Ｔesht_iは上述したように変更がないのに対して、撮像面２２上のラインｉをメカニカル後幕シャッタ３が走行するタイミングは、基準位置にあるときのタイミングを示す時間Ｔmec_i＋Ｔshから時間Ｔmec_(i-j)＋Ｔshとなる（なお、図１５中において、撮像素子４が上方向へｊライン分シフトした場合であっても、撮像面２２上のラインｉの露光時間が設定露光時間Ｔshとなるような理想的なメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓ（−ｊ）を２点鎖線により示している。しかし、実際のメカニカル後幕シャッタ３の走行特性は変化しないために、実線で示す走行特性ｍｓのままである。）。従って、撮像面２２上のラインｉを設定露光時間Ｔshが０であるときのメカニカル後幕シャッタ３が走行するタイミングは、時間Ｔmec_iから時間Ｔmec_(i-j)となる。

システム制御部１０は、内部メモリ６からＴmec_iおよびＴmec_(i-j)を読み出して、この露出時間の実効的な変化量ΔＴijを、次の数式４、
［数４］
ΔＴij＝（Ｔmec_(i-j)−Ｔmec_i）
により算出する。なお、この数式４は、撮像素子４が下方向へシフトした場合にもそのまま適用することができる。

そして、システム制御部１０は、この変化量ΔＴijを用いることより、実露光時間Ｔreal_iを、次の数式５、
［数５］
Ｔreal_i＝Ｔsh＋ΔＴij＝Ｔsh＋（Ｔmec_(i-j)−Ｔmec_i）
により算出する。

露光ムラは設定されたシャッタ速度（設定露光時間）Ｔshと実露光時間Ｔreal_iとの誤差に起因して発生する。そこで、システム制御部１０は、撮像面２２上のラインｉにおける露光ムラを補正するためのゲイン値となる補正係数Ｇiを、次の数式６、
［数６］
Ｇi＝Ｔsh／Ｔreal_i＝Ｔsh／｛Ｔsh＋（Ｔmec_(i-j)−Ｔmec_i）｝
により算出する。

そして、システム制御部１０は、算出した補正係数Ｇiを画像処理部５へ出力する。このようにして、システム制御部１０は、補正係数算出部として機能するようになっている。

撮像素子４により撮影して出力された画像データにおける、ラインｉの信号レベルをＳＩＧraw_iとすると、システム制御部１０は、画像処理部５に次の数式７
［数７］
ＳＩＧcorrect_i＝Ｇi×ＳＩＧraw_i
の画像処理を全ライン（ｉ＝１〜ｎ）について行わせることにより、各画素２１の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くように補正された（つまり露光ムラのない）信号レベルＳＩＧcorrect_iを算出させる。ここに、補正係数Ｇiを補正ゲイン値としたために、乗算を行うだけで補正を行うことができ、リアルタイム処理にも対応し得る高速処理が可能であり、あるいは他の画像処理と同時に行うようにすることも可能となる。

次に、図１６は撮影ボタンが押下されたときの撮影シーケンスの例を示すフローチャートである。

指示部９の撮影ボタンが押下されると、システム制御部１０は、手動設定または自動設定に基づいて露光時間（シャッタ速度）Ｔshを設定する（ステップＳ１）。

続いて、システム制御部１０は、手振れ補正がオンになっているかオフになっているかを判定する（ステップＳ２）。

ここで、手振れ補正がオフになっていると判定された場合には、撮像素子４のシフトは行われないために、撮像素子４のシフトに起因する露光ムラは発生せず、通常と同様の撮影シーケンスによる処理を行う。

すなわち、システム制御部１０は、内部メモリ６から電子リセットのタイミングを示す時間Ｔesht_iを読み出して、このタイミングで電子リセットを行うように撮像素子４を制御し、電子先幕シャッタを走行させる（ステップＳ３）。この電子先幕シャッタが走行し終えたラインから、露光が行われ、画素２１のフォトダイオードに電荷が蓄積される（ステップＳ４）。

電子先幕シャッタの走行を開始してから設定露光時間Ｔshが経過した時点でメカニカル後幕シャッタ３が撮像面２２の上端を遮光し始めるようなタイミングで、システム制御部１０は、メカニカル後幕シャッタ３の走行を開始させる（ステップＳ５）。

メカニカル後幕シャッタ３の走行が終了したところで、システム制御部１０は、撮像素子４から画像データを読み出させて、例えば画像処理部５内の画像データ記憶部などに記憶させる（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ２において手振れ補正がオンになっていると判定された場合には、撮像素子４のシフトが行われるために、撮像素子４のシフトに起因する露光ムラを低減するための処理を行うことになる。

すなわち、システム制御部１０は、手振れ検出部１１からの手振れ情報に基づき、手振れ補正部１２を制御して手振れ補正を行う（ステップＳ７）。

そして、上述したステップＳ３と同様に電子先幕シャッタを走行させ（ステップＳ８）、上述したステップＳ４と同様に露光を開始させる（ステップＳ９）。

この露光開始と共に、位置検出部１３による撮像素子４のシフト量の検出も開始する（ステップＳ１０）。

その後、上述したステップＳ５と同様にメカニカル後幕シャッタ３の走行を行い（ステップＳ１１）、走行が終了したところで、ステップＳ７において開始した手振れ補正動作を終了するとともにステップＳ１０において開始したシフト量の検出を終了する（ステップＳ１２）。なお、システム制御部１０は、位置検出部１３により検出されたシフト量を、上述した数式３によりライン数（例えば上述した−ｊ）に換算した後に、例えば内部メモリ６に格納しておくようになっている。

さらに、システム制御部１０は、位置検出部１３から得られた手振れ補正動作終了時のシフト量に基づいて、手振れ補正部１２を制御することにより、撮像素子４の位置を基準位置に復帰させる（ステップＳ１３）。

そして、上述したステップＳ６と同様に、システム制御部１０は、撮像素子４から画像データを読み出させて、例えば画像処理部５内の画像データ記憶部などに記憶させる（ステップＳ１４）。

システム制御部１０は、内部メモリ６に格納したシフト量（例えば上述した−ｊ）に基づいて、内部メモリ６からＴmec_iおよびＴmec_(i-j)を読み出し、さらに設定露光時間Ｔshを用いて上述した数式４〜数式６の演算を行うことによりラインｉに対する補正係数Ｇiを算出することを、撮像面２２上の全ライン（ｉ＝１〜ｎ）について行う（ステップＳ１５）。

さらに、システム制御部１０は、算出した補正係数Ｇiを画像処理部５へ送信して、上述した数式７の処理を画像処理部５に行わせることにより、露光ムラが補正された画像を算出させる（ステップＳ１６）。なお、この露光ムラが補正された画像は、上述した画像処理部５内の画像データ記憶部などに、例えば撮像素子４から読み出された画像データに上書して記憶される。

このステップＳ１６または上述したステップＳ６の処理が行われたところで、この処理を終了する。

なお、手振れの周波数は一般に数Ｈｚ〜十数Ｈｚ程度であるのに対して、メカニカル後幕シャッタの走行時間は１／２００秒（周波数換算で２００Ｈｚ）程度である。従って、上述では撮像素子４のシフト量Ｙが撮像面２２の露光期間中において一定である（Ｙ＝−ｊの一定値である）ものとして扱っているが、より厳密に見れば、撮像面上のライン１を露光しているときのシフト量Ｙ1と、ラインｎを露光しているときのシフト量Ｙnとは異なることもあると考えられる（より詳しくは、シフト量Ｙiはラインｉ毎に異なることもあると考えられる）。従って、位置検出部１３からシフト量の情報を取得して数式３の演算を行うことを各ライン毎に行って（あるいは、幾つかのラインについて行うとともに、その他のラインについては補間処理を行って）、その結果を後段の計算に対してライン毎に反映させるようにしても良い。

一方、１つのラインについての露光を開始してから露光を終了するまでの時間（１つのラインの露光時間）における撮像素子４のシフト量は、一定であると見なしてもほぼ差し支えないものと考えられる。なぜならば、露光ムラの補正が必要となるのは以下に説明するように高速シャッタの場合であって、例えば数千分の１秒（周波数換算で数千Ｈｚ）程度となるからである。

また、撮像素子４のシフトに起因して発生する露出時間の実効的な変化量ΔＴijは、高速シャッタであるときには露光時間に占める割合が大きくなるが、低速シャッタであるときには露光時間に占める割合は小さくなる。つまり、撮像素子４のシフトは、高速シャッタであるときには露光ムラとして画質への影響が大きくなるが、低速シャッタであるときには無視することが可能となる。従って、設定露光時間（シャッタ速度）Ｔshが所定の閾値Ｔth（ここに、所定の閾値Ｔthは、シャッタ速度Ｔshがこの閾値Ｔth以上である（つまり露光時間が長い）ときには露光ムラを事実上無視することが可能であり、この閾値Ｔth未満である（つまり露光時間が短い）ときには露光ムラを補正することが望ましくなる区分を示す閾値である。）未満であるか否かを制御部であるシステム制御部１０により判定して、シャッタ速度Ｔshが閾値Ｔth未満であると判定したときには露光ムラを補正する処理を行い、シャッタ速度Ｔshが閾値Ｔth以上であると判定したときには露光ムラ補正の処理をスキップする（中止する）ようにしても良い。

加えて、撮像素子４のシフトに起因して発生する露出時間の実効的な変化量ΔＴijは、撮像素子４の基準位置からのシフト量が小さい場合には無視し得る程度となる。そこで、基準位置からのシフト量が所定のシフト量閾値以上であるか未満であるかを判定して、所定のシフト量閾値以上であると判定したときには露光ムラを補正する処理を行い、所定のシフト量閾値未満であると判定したときには露光ムラ補正の処理をスキップする（中止する）ようにすることも可能である。

さらに、上述では、補正係数Ｇiを、実露光時間Ｔreal_iと設定露光時間Ｔshとの比により算出しているが、撮像面２２の全面が幾らか露出オーバーまたは露出アンダーになることは許容範囲内であって、ライン毎の露光時間が異なる露光ムラの方がより重要であるような場合には、補正係数Ｇiを、例えば実露光時間Ｔreal_iと全ラインの実露光時間Ｔreal_iの平均値との比により算出する等も可能である。このように補正係数Ｇiを算出する際に、設定露光時間Ｔshを必ず用いるに限るものではない。

そして、上述では、撮像素子４のシフト量を位置検出部１３により検出しているが、手振れ補正部１２による駆動量に基づいて撮像素子４のシフト量を検出可能であれば、位置検出部１３を省略しても構わない。

また、上述した技術は、シャッタ走行方向への撮像素子４のシフトが発生する場合に広く適用することができるために、シフトの発生原因は必ずしも手振れ補正に限定されるものではない。

このような実施形態１によれば、先幕シャッタとしてメカニカル先幕シャッタよりも制御精度の高い電子先幕シャッタを用いるようにしたために、先幕の走行特性をメカニカル後幕シャッタ３の走行特性に高精度に合わせることが可能となり、高速シャッタにおいても正確な露光制御を行うことができる。

加えて、メカニカル後幕シャッタ３に対して撮像素子４がシャッタ走行方向へシフトしたときに生じる露光ムラを画像処理により補正するようにしたために、手振れ補正等を行ったときにも輝度ムラが目立つことのない高画質な画像を得ることができる。

また、手振れ補正がオフになっているときには露光ムラ補正の処理を中止するようにしたために、不要な処理を行うことがなく、消費電力の軽減を図ることができる。

さらに、シャッタ速度が遅いときや基準位置からのシフト量が小さいときに露光ムラ補正の処理を中止した場合には、消費電力を軽減し、画像処理の負荷を軽減することが可能となる。
［実施形態２］

図１７から図２１は本発明の実施形態２を示したものであり、図１７は撮影ボタンが押下されたときの撮影シーケンスの例を示すフローチャートである。この実施形態２において、上述の実施形態１と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

上述した実施形態１においては、撮像素子４が基準位置にあるときのタイミングで電子リセットを行い、撮像後に画像処理を行うことにより、各画素２１の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くように信号レベルを補正していた。これに対して、本実施形態においては、露光時のシフトを予測して、予測したシフトに基づき電子リセットのタイミングを制御し露光ムラの低減を図るとともに、さらに画像データ読出後に実際の露光時のシフト量に基づき画像処理による信号レベルの補正を行うようになっている。

すなわち、システム制御部１０は、等価露光量制御部として機能し、手振れ検出部１１により露光前に検出した手振れに基づき、露光時の撮像素子４のシャッタ走行方向におけるシフト方向およびシフト量を露光前に予測する。そして、システム制御部１０は、リセット部として機能して、予測したシフト方向およびシフト量の撮像面２２に対応するメカニカル後幕シャッタ３の走行特性に応じたタイミングで撮像面２２の画素２１の電荷を順次リセットするように撮像素子４を駆動制御する。こうして、システム制御部１０は、予測したシフトにおいて露光ムラが発生しないタイミングとなるように電子リセットのタイミングを決定して露光を行わせ、撮像素子４から読み出された画像信号が、撮像素子４の全ての画素２１の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くように制御するようになっている。

さらに、システム制御部１０は、等価露光量制御部として機能し、メカニカル後幕シャッタ３の走行特性と、実際の露光時の撮像素子４のシャッタ走行方向におけるシフト方向およびシフト量と、に基づいて各画素２１の実露光時間を算出する。そしてシステム制御部１０は、算出した実露光時間に基づいて、撮像素子４から読み出された画像信号の信号レベルを補正する画像処理を画像処理部５に行わせることにより、撮像素子４の全ての画素２１の露光時間が等しいときに得られる画像信号にさらに近付くように制御するようになっている。

このような本実施形態の処理の流れについて、図１７を参照して説明する。

まず、図１６に示した処理と同様にステップＳ１およびステップＳ２の処理を行い、手振れ補正がオフである場合にはステップＳ３〜Ｓ６の処理を行う。

一方、ステップＳ２において手振れ補正がオンになっていると判定された場合には、ステップＳ７により手振れ補正を開始した後に、手振れの時間的変化や、周期性がある場合にはその周期性などに基づいて、露光を行う時点での撮像素子４のシャッタ走行方向へのシフト量を予測する（ステップＳ２１）。なお、システム制御部１０は、ここで予測したシフト量を、上述した数式３によりライン数（例えば、図１８に示すように−Ａ（図１８の例では、Ａは１以上ｈ以下の整数であるものとする））に換算した後に、例えば内部メモリ６に格納しておく。

図１８は、予測した露光時の撮像素子４のシフト量が下方向へ−Ａライン（つまり、上方向へＡライン）であるときの例を示すタイミングチャートである。もし仮に撮像素子４がシフトしても電子リセットのタイミングを変化させない場合には、この図１８に示したように、基準位置（シフト量が０）の走行特性ｅｓ（０）が、下方向へ−Ａライン分シフトした走行特性ｅｓ（−Ａ）に移動することになる。そして、このままでは露光時間がラインによって異なり、露光ムラが発生すると予測される。

そこで、予測したシフト量において露光ムラが発生しないタイミングとなるように、電子リセットのタイミングを決定する（ステップＳ２２）。

図１９は、予測した露光時の撮像素子４のシフト量が下方向へ−Ａライン（つまり、上方向へＡライン）であるときの、露光ムラが発生しない電子リセットの例を示すタイミングチャートである。

撮影開始命令が発生した時点から撮像面２２上のラインｉの電子リセットが行われる時点までの時間Ｔesht_i（ここに、時間Ｔesht_iに関しては、撮像素子４のシフト位置によらず、撮像面２２における上端のラインから数えてｉ番目のラインのリセットタイミングを表しているものとする。）は、撮像素子４のシフト量が０である場合には走行特性ｍｓ０のラインｉに対応したタイミングを示す時間Ｔmec_iに等しい（Ｔesht_i＝Ｔmec_i）。

これに対して、撮像素子４のシフト量が下方向へ−Ａラインである場合には、ラインｉを通過するメカニカル後幕シャッタ３の走行特性は、シフト量が０である場合のライン（ｉ−Ａ）を通過するメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓ０（−Ａ）に一致する。

従って、撮像素子４の予測シフト量が下方向へ−Ａラインである場合には、撮影開始命令から走行特性ｍｓ０（−Ａ）に対応するタイミングを示す時間Ｔmec_(i-A)だけ経過した時点でラインｉのリセットを行えば（すなわち、Ｔesht_i＝Ｔmec_(i-A)とすれば）、予測される露光ムラの発生を抑制することができる。そこで、システム制御部１０は、内部メモリ６に格納した走行特性ｍｓ０（−Ａ）に対応する時間Ｔmec_(1-A)〜Ｔmec_(n-A)を読み出して、撮像面２２上のライン１〜ｎの電子リセットタイミングを示す時間Ｔesht_1〜Ｔesht_nにそれぞれ等しいと設定し、ステップＳ８における電子シャッタのタイミング制御に用いる。

その後、ステップＳ９において露光を行い、ステップＳ１０において実際の露光時のシフト量の検出を開始し、ステップＳ１１においてメカニカル後幕シャッタ３の走行を行ってから、ステップＳ１２において実際の露光時のシフト量の検出を終了する。なお、システム制御部１０は、位置検出部１３により検出された実際の露光時のシフト量を、上述した数式３によりライン数（例えば、図２０に示すように−Ｂ（ここに、実際のシフト量は予測値と異なって可能なシフト量の何れの値を取る可能性もあるために、Ｂは−ｋ以上ｈ以下（すなわち、下方向へのシフト量が−ｈ以上ｋ以下）の整数であるものとする））に換算した後に、例えば内部メモリ６に格納しておくようになっている。

ここに図２０は、実際の露光時の撮像素子４のシフト量が下方向へ−Ｂライン（つまり、上方向へＢライン）であるときの例を示すタイミングチャートである。もし仮に撮像素子４がシフトしても電子リセットのタイミングを基準位置のタイミングから変化させない場合には、実際の露光時点で、この図２０に示したように、基準位置（シフト量が０）の走行特性ｅｓ（０）が、下方向へ−Ｂライン分シフトした走行特性ｅｓ（−Ｂ）に移動することになる。ただし、本実施形態においては、シフト量が下方向へ−Ａラインであると予測したときのタイミングを示す時間Ｔesht_i＝Ｔmec_(i-A)に基づき電子リセットを行っている。従って、シフト量が実際と予測値とで完全一致に至らないとしても、少なくともシフト方向が同一となれば、露光して得られた画像の露光ムラは改善されているということができる。

続いて、システム制御部１０は、ステップＳ１３において撮像素子４を基準位置に復帰させた後に、ステップＳ１４において、撮像素子４から読み出した画像データを画像処理部５内の画像データ記憶部などに記憶させる。

その後、システム制御部１０は、内部メモリ６に格納したシフト量（例えば上述した−Ａおよび−Ｂ）に基づいて、露光して得られた画像の露光ムラを画像処理によりさらに低減するための補正係数の算出を、以下のように行う（ステップＳ１５）

ここに図２１は、撮像素子４の露光時の予測シフト量が下方向へ−Ａライン、実際のシフト量が下方向へ−Ｂラインであるときの、撮像面２２におけるラインｉ付近の電子リセットタイミングとメカニカル後幕シャッタ３の走行タイミングとを拡大して示すタイミングチャートである。なお、この図２１に示したのは、撮像面２２上に実際にｉ番目に設けられているラインの付近である。

撮像面２２上のラインｉの電子リセットタイミングを示す時間Ｔesht_iは、予測シフト量が下方向へ−Ａラインであったために、走行特性ｍｓ０（−Ａ）に対応した時間Ｔmec_(i-A)である。これに対して、実際の露光時の撮像素子４のシフト量が下方向へ−Ｂラインである場合には、ラインｉを通過するメカニカル後幕シャッタ３の走行特性は、シフト量が０である場合のライン（ｉ−Ｂ）を通過するメカニカル後幕シャッタ３の走行特性ｍｓ０（−Ｂ）（この走行特性ｍｓ０（−Ｂ）は、設定露光時間がＴshであるときの走行特性ｍｓ（−Ｂ）を、設定露光時間Ｔshだけ時間を遡る方向へ移動させたときの走行特性となる）に一致する。

従って、撮像素子４の実際のシフト量が下方向へ−Ｂラインである場合には、撮影開始命令から走行特性ｍｓ０（−Ｂ）に対応するタイミングを示す時間Ｔmec_(i-B)だけ経過した時点でラインｉのリセットを行っていれば（すなわち、Ｔesht_i＝Ｔmec_(i-B)としておけば）、露光ムラの発生を抑制することができたはずであるが、実際のタイミングを示す時間はＴesht_i＝Ｔmec_(i-A)となってしまっており、ずれが生じている。

そこで、システム制御部１０は、内部メモリ６からＴmec_(i-A)およびＴmec_(i-B)を読み出して、この露出時間の実効的な変化量ΔＴ_iABを、次の数式８、
［数８］
ΔＴ_iAB＝（Ｔmec_(i-B)−Ｔmec_(i-A)）
により算出する。なお、この数式８は、予測した撮像素子４のシフト方向と実際の撮像素子４のシフト方向とが反対方向である場合にもそのまま適用することができる。

そして、システム制御部１０は、この変化量ΔＴ_iABを用いることより、実露光時間Ｔreal_iABを、次の数式９、
［数９］
Ｔreal_iAB＝Ｔsh＋ΔＴ_iAB＝Ｔsh＋（Ｔmec_(i-B)−Ｔmec_(i-A)）
により算出する。

露光ムラは設定されたシャッタ速度（設定露光時間）Ｔshと実露光時間Ｔreal_iABとの誤差に起因して発生する。そこで、システム制御部１０は、撮像面２２上のラインｉにおける露光ムラを補正するためのゲイン値となる補正係数Ｇiを、次の数式１０、
［数１０］
Ｇi＝Ｔsh／Ｔreal_iAB＝Ｔsh／｛Ｔsh＋（Ｔmec_(i-B)−Ｔmec_(i-A)）｝
により算出する。

そして、システム制御部１０は、撮像面２２上の全ライン（ｉ＝１〜ｎ）について補正係数Ｇiの算出を行い、算出した補正係数Ｇiを画像処理部５へ出力する。

その後、システム制御部１０は、ステップＳ１６において、算出した補正係数Ｇiを画像処理部５へ送信して、上述した数式７の処理を画像処理部５に行わせ、露光ムラが補正された画像を算出させ、画像処理部５内の画像データ記憶部などに記憶させる。

このステップＳ１６または上述したステップＳ６の処理が行われたところで一連の処理を終了するのは、実施形態１と同様である。

なお、シフト量の予測精度が低いと、予測シフト方向が実際のシフト方向と逆になってしまうこともあり得る。そこで、手振れの大きさや周波数、周期性などに基づいてシフト量の予測精度が所定値よりも高いか否かを判定し、シフト量の予測精度が低い場合には、予測シフト量に基づく電子リセットのタイミング変更を省略することも可能である。この場合には、上述した実施形態１と同様に、画像処理による露光ムラの補正のみを行うことになる。

一方、シフト量の予測精度が高い場合には、予測シフト量に基づく電子リセットのタイミング変更を行うことになる。このときさらに、予測シフト量と実際の露光時のシフト量とを露光後に比較して、予測精度が実際に高かったかどうかを判定し、予測精度が高かった場合には画像処理による露光ムラの補正を省略するようにしても構わない。

また、上述では、撮像素子４の予測シフト量が下方向へ−Ａラインである場合に、Ｔesht_i＝Ｔmec_(i-A)のタイミングで電子リセットを制御することにより、予測される露光ムラの発生を抑制していた。これに対して、より簡便な方法としては、基準位置における電子リセットの特性を示す曲線形状を変えることなく（つまり、Ｔesht_i＝Ｔmec_iを変更することなく）、撮像素子４のシャッタ走行方向における中央のラインの予測露光時間が設定露光時間Ｔshに一致するように、撮像素子４の予測シフト量（−Ａ）に応じて設定露光時間Ｔshを補正する方法が変形例として考えられる。すなわち、撮像素子４のシャッタ走行方向における中央のラインのライン番号がｉｍｉｄであるとすると、この中央のラインの露出時間の実効的な変化量ΔＴ_imidAは、ΔＴ_imidA＝Ｔmec_(imid-A)−Ｔmec_imidになると予測される。従って、全てのラインに適用される設定露光時間Ｔshを補正して、（Ｔsh−ΔＴ_imidA）に変更すれば良い。上述した実施形態１の露光法では、撮像素子４が基準位置から上方向にシフトすると撮像面２２の全面において露出アンダーとなり、基準位置から下方向にシフトすると撮像面２２の全面において露出オーバーとなっていたが、この変形例の方法では、適正露光となる中央のラインを挟んで撮像面２２の一方の側が露出オーバー、他方の側が露出アンダーとなる。従って、より適正露光に近付けることができると考えられる。そして、露光後に、露光時の実際のシフト方向およびシフト量に基づいてさらに画像処理を行って、撮像面２２の全ての画素２１の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くように、撮像素子４から読み出された画像信号の信号レベルを補正するのは上述と同様である。

さらに、実施形態１において述べたのと同様に、設定されたシャッタ速度Ｔshが所定の閾値Ｔth未満であるか否かを判定して、この閾値Ｔth以上であると判定したときには予測シフト量に基づく電子リセットのタイミングの変更と、撮像後の画像処理による露光ムラ補正と、の少なくとも一方をスキップする（中止する）ようにしても構わない。

このような実施形態２によれば、上述した実施形態１とほぼ同様の効果を奏するとともに、露光中の撮像素子４のシフト量を予測して、その予測シフト量において露光ムラが発生しないように電子リセットを行っているために、後で画像処理を行う際の補正量を小さく抑制することができ、画像処理による画質劣化を低減することができる。

また、精度が低い予測シフト量に基づく電子リセットのタイミング変更を省略する場合には、基準位置における電子リセットをそのまま適用する場合よりも露光ムラが増大してしまうのを未然に防止することが可能となる。

さらに、シフト量の予測精度が高かった場合に画像処理による露光ムラの補正を省略すれば、画像処理の負荷を軽減することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

１…撮像装置
２…撮影レンズ
３…メカニカル後幕シャッタ
４…撮像素子
５…画像処理部（等価露光量制御部）
６…内部メモリ
７…外部メモリ
８…表示部
９…指示部
１０…システム制御部（リセット部、等価露光量制御部）
１１…手振れ検出部
１２…手振れ補正部
１３…位置検出部
２１…画素
２２…撮像面
２３…垂直走査回路
２４…列回路
３１…露光用の開口部

Claims (5)

1. 手振れに応じて撮像素子をシフトすることにより該撮像素子の撮像面に結像する被写体像のぶれを軽減するようにした撮像装置において、
   被写体像を結像するための撮影レンズと、
   上記撮影レンズを介して受光した光量に応じた量の電荷を蓄積する画素が二次元状に配置された撮像面を有する撮像素子と、
   手振れを検出する手振れ検出部と、
   上記撮像面に結像した被写体像のぶれを軽減するように、上記手振れに応じて上記撮像素子を上記撮像面と平行な方向にシフトする手振れ補正部と、
   上記撮影レンズからの光が上記撮像面へ到達する状態から遮光される状態へ移行するために、該撮像面に沿って走行するメカニカル後幕シャッタと、
   上記メカニカル後幕シャッタの走行に先行して、該メカニカル後幕シャッタの走行特性に応じたタイミングで、該走行方向に沿って上記撮像面の画素の電荷を順次リセットするリセット部と、
   上記メカニカル後幕シャッタの走行特性と、該走行方向における上記撮像素子のシフト方向およびシフト量と、に基づいて、該撮像素子から読み出された画像信号が、上記撮像素子の全ての画素の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くように制御することにより露光ムラを低減する等価露光量制御部と、
   を具備したことを特徴とする撮像装置。
2. 上記等価露光量制御部は、上記シフト量が所定のシフト量閾値以上であるか未満であるかを判定して、所定のシフト量閾値以上であると判定したときには露光ムラを低減するための制御を行い、所定のシフト量閾値未満であると判定したときには上記露光ムラを低減するための制御を中止することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記等価露光量制御部は、上記メカニカル後幕シャッタの走行特性と、該走行方向における露光時の上記撮像素子のシフト方向およびシフト量と、に基づいて各画素の実露光時間を算出し、算出した実露光時間に基づいて該撮像素子から読み出された画像信号の信号レベルを補正する画像処理を行うことにより、該撮像素子の全ての画素の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くように制御するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 上記等価露光量制御部は、上記手振れ検出部により露光前に検出した手振れに基づき、上記走行方向における露光時の上記撮像素子のシフト方向およびシフト量を露光前に予測し、予測したシフト方向およびシフト量の上記撮像面に対応する上記メカニカル後幕シャッタの走行特性に応じたタイミングで上記撮像面の画素の電荷を順次リセットするように上記リセット部を制御することにより、該撮像素子の全ての画素の露光時間が等しいときに得られる画像信号に近付くように制御するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
5. 上記等価露光量制御部は、さらに、上記メカニカル後幕シャッタの走行特性と、該走行方向における露光時の上記撮像素子のシフト方向およびシフト量と、上記予測したシフト方向およびシフト量と、に基づいて各画素の実露光時間を算出し、算出した実露光時間に基づいて該撮像素子から読み出された画像信号の信号レベルを補正する画像処理を行うことにより、該撮像素子の全ての画素の露光時間が等しいときに得られる画像信号にさらに近付くように制御するものであることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。

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