JP6390002B2

JP6390002B2 - 撮像装置

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Publication number: JP6390002B2
Application number: JP2014213447A
Authority: JP
Inventors: 櫻井　幹夫; 幹夫櫻井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: US9998668B2; JP2015188199A; US20150256756A1

Description

本開示は、ボディ内蔵型手振れ補正システムと電子先幕リセットを備える撮像装置に関する。

近年、一眼タイプのデジタルカメラでは、撮像素子上の電子制御の先幕（以下、電子先幕リセットという）とメカニカルシャッタの後幕（以下、メカ後幕という）を併用した電子先幕−メカ後幕シャッタ（以下、電子先幕シャッタという）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

また、電子先幕シャッタにおいて、メカ後幕の走行に先行して、電子先幕リセットにより、撮像素子の画素の蓄積電荷量をゼロにするリセット走査が、ライン毎に行われる構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。このように、一定時間後、メカ後幕を動作させることで遮光し、撮像素子のライン毎に、所定の時間を経過してから信号を読み出す走査を行うことで、撮影動作を実現する。

電子先幕シャッタは、撮像装置の小型化、レリーズタイムラグの短縮、静音化、レリーズショックの低減等により、カメラ性能を向上させることが出来る。

また、一眼タイプのデジタルカメラは、手振れ補正機能を有するものが多く、カメラボディ内部に手振れ補正システムを内蔵した、ボディ内蔵型手振れ補正システム（以下、ボディ内手振れ補正という）、レンズ内部に手振れ補正システムを内蔵した、レンズ内蔵型手振れ補正システムがある。

ボディ内手振れ補正は、撮像素子を移動させることで、カメラ本体に発生した手振れを補正出来る。また、ボディ内手振れ補正は、撮像素子を回転駆動させることで、回転ぶれの補正も出来る。

特開２０１０−４１５１０号公報特開２０１２−１２９５８８号公報

カメラのシャッタ速度が、高速シャッタに設定された場合、先幕と後幕の間のスリット幅を狭くして制御しなければならないため、シャッタ制御に高い精度が要求される。例えば、１／４０００以上の高速シャッタ速度を実現するためには、先幕と後幕間での位置誤差が０．１ｍｍオーダーの高い精度が要求される。この精度が満たされないと、狙いのシャッタ速度は得られない、もしくは、画像上の露光が均一にならないなどの弊害が生じる。

電子先幕シャッタを用いる場合は、メカ先幕−メカ後幕シャッタを用いる場合以上にシビアな制御が必要になる。具体的には、メカ後幕の位置や軌跡を正確に把握した上で、電子先幕リセットのタイミング、軌跡を制御しなければならない。

ところが、ボディ内手振れ補正と電子先幕シャッタを併用する場合、発生する手振れを補正することで撮像素子の位置が変化する為、メカ後幕に対する電子先幕リセットのタイミングがずれることがあり、意図するシャッタ速度が得られず、露出ムラが発生する。

これを補正する為に、特許文献２では、撮像素子の位置に応じて、電子先幕リセットのリセットタイミングを補正する構成が開示されている。

しかし、ボディ内手振れ補正で回転方向の補正ができる場合、垂直方向のリセットタイミングの補正だけでは制御できない。

また、レンズからの入射光は、入射角を有して撮像素子まで届く為、撮像素子が初期位置からずれた位置で電子先幕リセットを開始すると、画像の上下でシェーディングやケラレが発生する原因となる。

本開示は、ボディ内手振れ補正と電子先幕リセットを併用する場合に生じる露出ムラを補正する撮像装置を提供する。

本開示における撮像装置は、手振れを検出する手振れ検出部と、被写体像を撮像する撮像素子と、撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させる手振れ補正部と、撮像素子の蓄積電荷量をリセット操作する電子先幕と、撮像素子に集光される被写体像の遮蔽又は通過を切り替えるメカシャッタと、手振れ検出部で検出した手振れから、手振れ補正信号を作成し手振れ補正部を制御する手振れ制御部と、を備える。手振れ制御部は、撮影指示を受けると撮像素子を所定位置に移動し、その後電子先幕を動作するよう制御する。

本開示における撮像装置は、ボディ内手振れ補正と電子先幕シャッタを併用する場合の露出ムラの発生を抑えることができる。

図１は、実施の形態１におけるデジタルカメラの外観図である。図２は、実施の形態１におけるデジタルカメラの背面図である。図３は、実施の形態１におけるデジタルカメラの構成図である。図４は、実施の形態１におけるカメラコントローラの動作を示すタイミングチャートである。図５は、実施の形態１におけるカメラコントローラの露光制御を示すフローチャートである。図６は、実施の形態１における手振れ補正部とＣＭＯＳイメージセンサの概略図である。図７は、図６の手振れ補正部１３２の７−７方向図である。図８は、図６の手振れ補正部１３２の８−８方向図である。図９は、実施の形態１における手振れ補正部の可動範囲を示す図である。図１０は、電子先幕とメカ後幕の軌跡カーブの一例を示す図である。図１１は、電子先幕とメカ後幕の軌跡カーブの他の一例を示す図である。図１２は、ＣＭＯＳイメージセンサが初期位置にある場合の撮影動作を説明する図である。図１３は、ＣＭＯＳイメージセンサが初期位置にない場合の撮影動作を説明する図である。図１４は、実施の形態１における撮影動作を示すフローチャートである。図１５は、ＣＭＯＳイメージセンサの上下の露出ムラの測定を説明する図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）
以下、図１〜１５を用いて、実施の形態１を説明する。
［１．構成］
［１−１．デジタルカメラの構成］
図１は、実施の形態１におけるデジタルカメラ１００の外観図である。

デジタルカメラ１００は、交換レンズ１０１と、交換レンズ１０１を装着可能なカメラボディ１０２とからなる。カメラボディ１０２は、レリーズ釦１０３を備えている。カメラボディ１０２は、レリーズ釦１０３の使用者による半押し操作を受け付けると、交換レンズ１０１に対して、オートフォーカス動作するよう制御信号を送信する。また、カメラボディ１０２は、レリーズ釦１０３の使用者による全押し操作を受け付けると、交換レンズ１０１を介して形成される被写体像の撮影動作を実行する。

図２は、実施の形態１におけるデジタルカメラ１００の背面図である。デジタルカメラ１００の背面側にカメラボディ１０２は、タッチパネル１０４、中央釦１０５と十字釦１０６を含むカメラ側操作部１０７を備えている。カメラボディ１０２は、タッチパネル１０４や、カメラ側操作部１０７から使用者による操作を受け付けて、操作内容に対応する制御を行う。

図３は、実施の形態１におけるデジタルカメラ１００の構成図である。

交換レンズ１０１は、レンズコントローラ１０８、レンズマウント１０９、フォーカスレンズ１１０およびズームレンズ１１１を含む光学系、フォーカスレンズ駆動部１１２、フォーカスリング１１３、ズームレンズ駆動部１１４、ズームリング１１５、絞り１１６、絞り駆動部１１７、ＤＲＡＭ１１８、フラッシュメモリ１１９を備えている。

カメラボディ１０２は、カメラコントローラ１２０、ボディマウント１２１、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２、タイミングジェネレータ（ＴＧ：ＴｉｍｉｎｇＧｅｎｅｒａｔｏｒ）１２３、アナログフロントエンド（ＡＦＥ：ＡｎａｌｏｇＦｒｏｎｔＥｎｄ）１２４、液晶モニタ１２５、タッチパネル１０４、レリーズ釦１０３、カメラ側操作部１０７、電源１２６、ＤＲＡＭ１２７、フラッシュメモリ１２８、メカシャッタ１２９、加速度センサ１３０、角速度センサ１３１、手振れ補正部１３２、カードスロット１３３、メモリカード１３４を備えている。カメラコントローラ１２０は、手振れ制御部１３５を備えている。

本実施の形態では、撮像素子として、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２を用いている。また、角速度センサ１３１、加速度センサ１３０は、それぞれ、カメラボディ１０２に発生する手振れの角速度、加速度検出を行う。

［１−２．交換レンズの構成］
まず、交換レンズ１０１の構成について説明する。

レンズ系は、フォーカスレンズ１１０とズームレンズ１１１を含んで構成され、被写体からの光を集光する。

ズームレンズ１１１は、ズームレンズ駆動部１１４により駆動される。ズームレンズ駆動部１１４は、使用者のズームリング１１５の操作に応じて、ズームレンズ１１１を駆動する。

フォーカスレンズ１１０は、フォーカスレンズ駆動部１１２により駆動される。フォーカスレンズ駆動部１１２は、使用者のフォーカスリング１１３の操作又はカメラボディ１０２のカメラコントローラ１２０からの制御信号に応じて、フォーカスレンズ１１０を駆動する。

絞り１１６は、レンズ系を通過してＣＭＯＳイメージセンサ１２２に入射する光の量を調整する。絞り１１６は、絞り駆動部１１７により駆動される。絞り駆動部１１７は、カメラボディ１０２のカメラコントローラ１２０からの制御信号に応じて、絞り１１６を駆動する。

レンズコントローラ１０８は、交換レンズ１０１全体を制御する。レンズコントローラ１０８は、マイクロコンピュータで実現してもよく、ハードワイヤードな回路で実現してもよい。交換レンズ１０１がカメラボディ１０２に装着されると、レンズコントローラ１０８は、フラッシュメモリ１１９に記憶されたレンズデータを読み出して、カメラコントローラ１２０に送信する。

ＤＲＡＭ１１８は、レンズコントローラ１０８による各種制御の際のワークメモリとして使用される。また、フラッシュメモリ１１９は、レンズコントローラ１０８による各種制御の際に使用するパラメータ等を格納している。

［１−３．カメラボディの構成］
続いて、カメラボディ１０２の構成について説明する。

カメラコントローラ１２０は、使用者のレリーズ釦１０３やカメラ側操作部１０７からの指示に応じて、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２等のデジタルカメラ１００全体を制御する。カメラコントローラ１２０は、垂直同期信号をタイミングジェネレータ１２３に通知する。この通知と並行して、カメラコントローラ１２０は、垂直同期信号に基づいて露光同期信号を生成する。カメラコントローラ１２０は、生成した露光同期信号を、ボディマウント１２１及びレンズマウント１０９を介して、レンズコントローラ１０８に周期的に繰り返し通知する。カメラコントローラ１２０は、ＤＲＡＭ１２７や、フラッシュメモリ１２８へ、必要に応じて情報を書き込んだり、読み出したりすることができる。カメラコントローラ１２０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピュータなどで構成してもよい。

ＤＲＡＭ１２７は、カメラコントローラ１２０による各種制御の際のワークメモリとして使用される。また、フラッシュメモリ１２８は、カメラコントローラ１２０による各種制御の際に使用するプログラムやパラメータ等を格納する。

ＣＭＯＳイメージセンサ１２２は、交換レンズ１０１を介して入射される被写体像を撮像して画像情報を生成する。生成された画像情報は、アナログフロントエンド１２４でアナログ形式のデータからデジタル形式のデータに変換される。アナログフロントエンド１２４でデジタル化された画像情報は、カメラコントローラ１２０で各種の画像処理が施される。各種の画像処理とは、例えば、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、キズ補正処理、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、ＪＰＥＧ圧縮処理等であるが、これらに限定されるものではない。

なお、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２に代えて、例えば、ＮＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなど、他の撮像素子を用いても良い。

ＣＭＯＳイメージセンサ１２２は、タイミングジェネレータ１２３で制御されるタイミングで動作する。ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の動作は、静止画像の撮影動作、スルー画像の撮影動作、データ転送動作、電子先幕リセット動作、電子先幕動作等がある。スルー画像は、主に動画像であり、スルー画像動作は、静止画像の撮像の構図を決めるために液晶モニタ１２５に表示される動作である。

メカシャッタ１２９は、レンズ系を介して入射された、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２に対する光学的信号の遮断又は通過を切り替える。メカシャッタ１２９は、図示しないメカシャッタ駆動部によって駆動される。メカシャッタ駆動部は、モータ、バネ等の機構部品で構成され、カメラコントローラ１２０の制御によって、メカシャッタ１２９を駆動する。要するにメカシャッタ１２９は、メカシャッタ１２９を開けたり閉じたりして、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２に当たる光の量を時間的に調整するものである。メカシャッタ１２９の構成は後述する。

ボディマウント１２１は、交換レンズ１０１に有するレンズマウント１０９と相俟って、交換レンズ１０１およびカメラボディ１０２とが機械的及び電気的に接続するための接続部材である。交換レンズ１０１とカメラボディ１０２とが機械的および電気的に接続されると、レンズコントローラ１０８と、カメラコントローラ１２０とは通信可能な状態となる。ボディマウント１２１は、カメラコントローラ１２０から受信した露光同期信号やその他制御信号を、レンズマウント１０９を介してレンズコントローラ１０８に通知する。また、ボディマウント１２１は、レンズマウント１０９を介してレンズコントローラ１０８から受信した信号をカメラコントローラ１２０に通知する。

レリーズ釦１０３は、使用者の操作を受け付ける。レリーズ釦１０３は、半押しと全押しの二段階操作ができる。使用者がレリーズ釦１０３を半押し操作すると、カメラコントローラ１２０はオートフォーカス動作を実行するように制御する。また、使用者がレリーズ釦１０３を全押し操作すると、カメラコントローラ１２０は全押し操作のタイミングに応じて画像を生成し、生成された画像をメモリカード１３４に記憶するように制御する。

カメラ側操作部１０７は、中央釦１０５や十字釦１０６を含む操作部材の総称であり、ＭＦ（ＭａｎｕａｌＦｏｃｕｓ）／ＡＦ（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓ）を切り替えるスイッチを含む。カメラ側操作部１０７は、使用者による操作を受け付けると、カメラコントローラ１２０は、操作指示内容に対応する制御を行う。

ＣＭＯＳイメージセンサ１２２は、手振れ補正部１３２によって、縦方向、横方向、回転方向に移動が可能である。この手振れ補正部１３２の詳細は後述する。

加速度センサ１３０は、カメラボディ１０２の加速度を検出するセンサである。加速度センサ１３０は、所定時間のカメラボディ１０２の移動を検知し、検知した加速度をカメラコントローラ１２０内の手振れ制御部１３５に出力する。加速度センサ１３０は、３軸の加速度センサが好ましい。

角速度センサ１３１は、カメラボディ１０２の角速度を検出するセンサである。角速度センサ１３１は、所定時間のカメラボディ１０２の移動を検知し、角速度を手振れ制御部１３５に出力する。手振れ制御部１３５は、角速度センサ１３１から得られた信号をもとに、手振れ補正信号を作成する。この手振れ補正信号をもとに、デジタルカメラ１００で発生する手振れを打ち消す方向に、手振れ補正部１３２を介してＣＭＯＳイメージセンサ１２２を駆動することで、手振れのない画像を撮影することができる。

手振れ制御部１３５で作成される手振れ補正信号は、角速度センサ１３１からのみでなく、並進ぶれが発生する撮影シーンでは、加速度センサ１３０の信号を併用して作成してもよい。

［２−１．カメラコントローラの制御］
図４は、実施の形態１におけるカメラコントローラ１２０の動作を示すタイミングチャートである。

使用者によりカメラボディ１０２の電源１２６をオン（ＯＮ）にされると、カメラコントローラ１２０は、待機制御を行う。待機制御において、カメラコントローラ１２０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２で得られる画像データを液晶モニタ１２５にスルー画像として表示する。待機制御の詳細は、後述する。

使用者によりレリーズ釦が全押し操作されると、カメラコントローラ１２０は、露光制御を行う。カメラコントローラ１２０は、露光制御において、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２とメカシャッタ１２９とを制御することで、電子先幕シャッタを実現する。カメラコントローラ１２０は、メカシャッタ１２９の幕でＣＭＯＳイメージセンサ１２２を遮蔽している間に静止画像の画像データの読み出しを行う。そして、画像データの読み出しが完了すると、カメラコントローラ１２０は、メカシャッタ１２９の幕を、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２を遮蔽しない開位置に移動させる。露光制御の詳細は、後述する。

カメラコントローラ１２０は、撮影動作が完了すると、待機制御に戻る。その後、使用者によりカメラボディ１０２の電源がオフ（ＯＦＦ）にされると、カメラコントローラ１２０は、カメラボディ１０２への電力供給を停止する。

［２−２．露光制御］
図５は、実施の形態１におけるカメラコントローラ１２０の露光制御を示すフローチャートである。
カメラコントローラ１２０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２を制御し、先幕として電子先幕を実行する。その後、カメラコントローラ１２０は、メカシャッタ１２９を制御し、後幕として実行する。この制御によって、撮影動作を実行する。

ここで、カメラコントローラ１２０は、後幕であるメカシャッタ１２９の軌跡に対して、電子先幕の軌跡をより近似したものにするため、以下の調整を行う。

電子先幕の走査パターンを、ライン毎にスピード調整する。例えば、開始ラインから終了ラインに向けて、次のラインへの走査スピードが早くなるようにする。これは、メカシャッタ１２９のスピードが閉じ始めと閉じ終わりとで徐々に早くなるためである。

（ステップＴ１）まず、カメラコントローラ１２０は、使用者によりレリーズ釦を全押し操作されると、レンズの特性や、撮影条件を考慮して、電子先幕の走査パターンを調整し、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２に対して電子先幕の制御、すなわち電子先幕リセットを行う。

（ステップＴ２）次に、カメラコントローラ１２０は、電子先幕リセット開始後に、シャッタースピードの時間待機する。

（ステップＴ３）メカシャッタ１２９の幕を閉方向に対して駆動させる。

（ステップＴ４）その後、カメラコントローラ１２０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２より静止画像の画像データを読み出す。

（ステップＴ５）そして、カメラコントローラ１２０は、メカシャッタ１２９の幕を開方向に対して駆動させる。

［２−３．ボディ内手振れ補正の構成］
図６は、実施の形態１における手振れ補正部１３２とＣＭＯＳイメージセンサ１２２の概略図、図７は、図６の手振れ補正部１３２の７−７方向図、図８は、図６の手振れ補正部１３２の８−８方向図である。

手振れ補正部１３２は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２と接しており、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２は、手振れ補正部１３２の動きに連動して動く。手振れ補正部１３２は、図７に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が接している面と反対側の面にコイルやセンサが備えられている。また、図８に示すように、図７のコイルやセンサと対峙する位置に磁石群が配置される。

図７に示すように、手振れ補正部１３２は、Ｘ方向コイル３０１、３０２、Ｙ方向コイル３０３を含み、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の裏側にＸ方向位置センサ３０４、３０５、Ｙ方向位置センサ３０６を含む。また、図８に示すように、Ｘ方向駆動用磁石部３０７、３０８、Ｙ方向駆動用磁石部３０９、Ｘ方向位置検出用磁石部３１０、３１１、Ｙ方向位置検出用磁石部３１２を含む。

Ｘ方向コイル３０１とＸ方向駆動用磁石部３０７は、対峙して配置されボイスコイルモータを形成し、Ｘ方向コイル３０２とＸ方向駆動用磁石部３０８は、対峙して配置されボイスコイルモータを形成し、Ｙ方向コイル３０３とＹ方向駆動用磁石部３０９は、対峙して配置されボイスコイルモータを形成する。このように、ボイスコイルモータをＸ軸側に２チャンネル配置し、Ｙ軸側に１チャンネル配置している。

Ｘ方向位置検出用磁石部３１０、３１１、Ｙ方向位置検出用磁石部３１２で位置センサを形成する。このように、位置センサをＸ軸側に２チャンネル配置し、Ｙ軸側に１チャンネル配置している。

ここで、ボイスコイルモータと位置センサをそれぞれ３軸分備えているのは、Ｘ方向、Ｙ方向に加え、θ方向のぶれを補正するためである。これに伴って、角速度センサ１３１もＸ方向、Ｙ方向、θ方向の３軸分備える。

図９は、実施の形態１における手振れ補正部１３２の可動範囲を示す図である。図９に示すように、手振れ補正部１３２は、Ｘ方向、Ｙ方向に加え、θ方向にも可動する。

なお、本実施の形態では、ボイスコイルモータと位置センサを、Ｘ軸側に２チャンネル配置、Ｙ軸側に１チャンネル配置としたが、逆にＸ軸側に１チャンネル配置、Ｙ軸側に２チャンネル配置でも構わなく、配置の自由度もこれにとらわれることはない。

また、手振れ補正部１３２はＸ方向、Ｙ方向、θ方向の可動範囲を持つものとして説明したが、Ｘ方向、Ｙ方向の２軸、もしくはＸ方向、Ｙ方向、θ方向のいずれかのみを可動範囲としても構わない。
［２−４．ボディ内手振れ補正と電子先幕シャッタを併用した場合の問題点］
ここで、ボディ内手振れ補正と電子先幕シャッタを併用した場合の問題点について、図１０、図１１を参照しながら説明する。

図１０は、電子先幕とメカ後幕の軌跡カーブの一例を示す図であり、図１１は電子先幕とメカ後幕の軌跡カーブの他の一例を示す図である。

ボディ内手振れ補正は、スルー画像から、手振れの検出信号の出力に応じて、手振れを打ち消す動作を行う手振れ防止モードを有する。この手振れ防止モードがオンの場合、撮像素子の位置は、手振れの検出信号の出力に応じて移動している。撮像素子の位置が移動している状況で、使用者によりレリーズ釦１０３の全押しの操作で、露光制御が開始し、所定のシャッタ速度に応じて、電子先幕とメカ後幕が走行し、露光制御が完了する。

電子先幕シャッタは、電子先幕とメカ後幕とから構成されるため、露光制御は、メカ後幕のメカ特性変化に対して電子先幕リセットをいかに精度良く制御できるかが重要である。

よって、電子先幕シャッタでは、電子先幕リセットのリセットタイミングをメカ後幕の軌跡に合わせた調整を行い、露光時間が一定となるようにＣＭＯＳイメージセンサ１２２のライン毎のリセット走査のタイミングを調整する。

図１０において、電子先幕とメカ後幕の軌跡カーブを示しており、横軸が時間、縦軸がシャッタの位置を示している。電子先幕のカーブは、メカ後幕のカーブより時間的に前に図示されている。また、２本の軌跡カーブの間隔が露光時間を表している。

図１０においては、電子先幕（露光開始）とメカ後幕（露光終了）の軌跡カーブの間隔は、開始ラインＳ１から終了ラインＥ１まで間隔Ｐ１と一定となっている。これは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の上下で一定であるので、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の上下での露出ムラは無い。図１０のような、電子先幕とメカ後幕の軌跡カーブの間隔が一定になるようにＣＭＯＳイメージセンサ１２２が調整された場合における電子先幕リセット開始位置をＣＭＯＳイメージセンサ１２２の初期位置とする。

ところが、ボディ内手振れ補正と電子先幕シャッタを併用した場合においては、電子先幕リセットの前に、手振れの大きさに応じて、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の位置が、初期位置からＹ方向に移動している場合がある。

図１１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が下側に移動している場合の電子先幕とメカ後幕の軌跡カーブを示している。図１１において、横軸が時間、縦軸がシャッタの位置を示している。電子先幕のカーブはメカ後幕のカーブより時間的に前に図示されている。また、２本の軌跡カーブの間隔が露光時間を表している。

図１１において、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が下側に移動していても、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が初期位置にあるものとして露光制御を実施するため、開始ラインＳ１が、開始ラインＳ２にずれ、終了ラインＥ１が終了ラインＥ２にずれてしまう。

開始ラインＳ２から終了ラインＥ２の電子先幕とメカ後幕の軌跡カーブの間隔は、開始ラインＳ２から終了ラインＥ２に向かって、間隔Ｐ２＜間隔Ｐ３＜間隔Ｐ４が徐々に広がっていく。そのため、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の上下で軌跡カーブの間隔が異なり、露出ムラが発生する。

図１２は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が初期位置にある場合の撮影動作を説明する図である。図１２は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２およびメカシャッタ１２９を光学系側から光軸方向に沿って観察した様子を示しており、使用者によるレリーズ釦１０３の全押し操作により撮影が開始された後の、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２で行われる電子先幕１２０１の走行と、メカシャッタ１２９のメカ後幕１２０２の走行が途中にあるときの状態を示している。矢印は、電子先幕１２０１の走行方向と、メカ後幕１２０２の走行方向を示す。

また、図１２は、電子先幕１２０１とメカ後幕１２０２がＣＭＯＳイメージセンサ１２２の一部の領域を遮光している状態が示されている。電子先幕１２０１の端部１２０３とメカ後幕１２０２の端部１２０４との間の領域１２０５は、電子先幕１２０１またはメカ後幕１２０２のいずれにも遮光されていない領域である。すなわち、領域１２０５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２において露光による電荷蓄積が行われている電荷蓄積領域である。図１２において、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２は初期位置であるので、領域１２０５は左右の蓄積区間Ｌ１、Ｌ２は等しい。そのため、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の左右で露出ムラは無い。

図１３は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が初期位置にない場合の撮影動作を説明する図である。

図１３は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２およびメカシャッタ１２９を光学系側から光軸方向に沿って観察した様子を示しており、使用者によるレリーズ釦１０３の全押し操作により撮影が開始された後の、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２で行われる電子先幕１２０１の走行と、メカシャッタ１２９のメカ後幕１２０２の走行が途中にあるときの状態を示している。矢印は、電子先幕１２０１の走行方向と、メカ後幕１２０２の走行方向を示す。

また、図１３は、電子先幕１２０１とメカ後幕１２０２がＣＭＯＳイメージセンサ１２２の一部の領域を遮光している状態が示されている。電子先幕１２０１の端部１２０３とメカ後幕１２０２の端部１２０４との間の領域１２０５は、電子先幕１２０１またはメカ後幕１２０２のいずれにも遮光されていない領域である。すなわち、領域１２０５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２において露光による電荷蓄積が行われている電荷蓄積領域である。

図１３では、ボディ内手振れ補正で回転補正が働き、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が回転している。回転の手振れの大きさに応じて、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の角度が初期位置から変化している。ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が回転している時に、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が初期位置にある場合と同じ露光制御を実施した場合、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の左右の蓄積区間Ｌ１、Ｌ２が異なる。そのため、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の左右で露出ムラが発生する。
［２−５．電子先幕シャッタの動作］
そこで、実施の形態１において、ボディ内手振れ補正と電子先幕シャッタを併用する場合、露光制御は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２を初期位置に移動した後で行う。

図１４は、実施の形態１における撮影動作を示すフローチャートである。ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が初期位置からＹ方向にずれた位置にある場合の撮影動作を説明する。

（ステップＳ１４０１）使用者によりレリーズ釦１０３が全押し操作され、撮影動作が開始される。

（ステップＳ１４０２）カメラコントローラ１２０において、手振れ補正部１３２からの情報を取得し、手振れ防止モードがオンの状態か否かを判断する。手振れ防止モードがオンの場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１４０３へ進み、手振れ防止モードがオンでない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１４０７へ進む。

（ステップＳ１４０３）カメラコントローラ１２０は、スルー画像動作中であるかどうかを判断する。スルー画像動作中である場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１４０４へ進み、スルー画像動作中ではない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１４０７に進む。

（ステップＳ１４０４）手振れ制御部１３５は、角速度センサ１３１より手振れ補正のＹ方向の位置情報を取得する。手振れ制御部１３５は、取得した位置情報により、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２のＹ方向の移動量が初期位置から規定値以内かどうかの判断を行なう。ここで、規定値を、例えば、「日本工業規格：ＪＩＳＢ７０９１―１９９２カメラ用シャッタ」の、写真撮影用のカメラに使用するシャッタ機構の性能である、露出時間の許容差のうち露出時間のムラとして、露出時間の基準値が１／１２５より短いもので、０．６ＥＶ以下と規定されているので、０．６ＥＶとする。より具体的には、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の上下の露出ムラの値を、規定値０．６ＥＶ以内とする。

図１５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の上下の露出ムラの測定を説明する図である。
上下の露出ムラは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の上部である第１領域１２２ａと下部である第２領域１２２ｂの露出を測定し、その差を露出ムラとする。第１領域１２２ａは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の上から数画素分の領域であり、第２領域１２２ｂは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の下から数画素分の領域である。露出の測定は、第１領域１２２ａの各画素の露出を測定し、平均値を第１領域１２２ａの露出とし、第２領域１２２ｂの各画素の露出を測定し、平均値を第２領域１２２ｂの露出とする。

なお、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の上下の露出ムラの測定に関しては、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２のＲＡＷ状態、ガンマ補正等の補正後の状態、いずれの状態で判断してもよい。

また、規定値は、シャッタ速度が長くなれば、緩めてもよい。

手振れ制御部１３５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の移動量が規定値以内と判断した場合（Ｎｏの場合）、ステップＳ１４０７に進み、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の移動量が規定値よりより大きいと判断した場合（Ｙｅｓの場合）、ステップＳ１４０５に進む。

（ステップＳ１４０５）カメラコントローラ１２０は、手振れ補正部１３２にリセットを行うよう制御し、Ｙ軸方向に沿ってＣＭＯＳイメージセンサ１２２を移動させる。即ち、カメラコントローラ１２０は、手振れ補正部１３２に、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の電子先幕の走査方向にＣＭＯＳイメージセンサ１２２を移動させる。

（ステップＳ１４０６）手振れ制御部１３５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の位置が初期位置から規定値以内か否かを判断する。規定値以内となった場合（Ｙｅｓの場合）は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の移動を停止し、ステップＳ１４０７へ進み、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２の位置が規定値以内でない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１４０５に戻る。

（ステップＳ１４０７）図５で説明した露光制御を行う。

なお、フローチャートにおいては、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が初期位置からＹ方向にずれた位置にある場合の撮影動作を説明したが、ＣＭＯＳイメージセンサ１２２が初期位置から回転方向にずれた位置にある場合についても、同様の動作を行う。
［３．効果］
以上のように、本実施の形態において、撮像装置は、手振れを検出する手振れ検出部と、被写体像を撮像する撮像素子と、撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させる手振れ補正部と、撮像素子の蓄積電荷量をリセット操作する電子先幕と、撮像素子に集光される被写体像の遮蔽又は通過を切り替えるメカシャッタと、手振れ検出部で検出した手振れから、手振れ補正信号を作成し手振れ補正部を制御する手振れ制御部と、を備える。手振れ制御部は、撮影指示を受けると撮像素子を所定位置に移動し、その後電子先幕を動作するよう制御する。

これにより、ボディ内手振れ補正と電子先幕シャッタを併用する場合の露出ムラの発生を抑えることができる。

（他の実施の形態）
以上のように、本開示の例示として、実施の形態１を説明した。しかし、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。

そこで、以下、他の実施の形態を説明する。

実施の形態１では、電子先幕シャッタを用いて説明した。しかし、メカ先幕シャッタを有する撮像装置において、メカ先幕の代わりに電子先幕リセットを用いても良い。

また、実施の形態１において、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサを用いて説明した。しかし、電子先幕リセットを有するほかの撮像素子を用いても良い。

また、実施の形態１ではＹ軸方向、Ｘ軸方向、回転軸方向の３軸可動なボディ内手振れ補正を説明した。しかし、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向の２軸可動のボディ内手振れ補正でもよく、また、回転軸方向のみの駆動制御により可動軸を制限してもよい。

また、実施の形態１では手振れ検出に角速度センサを用いて説明した。しかし、手振れ検出に加速度センサを用いてもよいし、画像センサ等の他のセンサや、複数のセンサを併用してもよい。

また、実施の形態１において、手振れ補正のアクチュエータとしてボイスコイルモータを用いて説明した。しかし、超音波モータやステッピングモータ等の別のアクチュエータを用いてもよい。

本開示は、デジタルカメラ、ムービー、デジタル一眼などのボディ内手振れ補正と電子先幕シャッタを備える撮像装置に適用可能である。

１００デジタルカメラ
１０１交換レンズ
１０２カメラボディ
１０３レリーズ釦
１０４タッチパネル
１０５中央釦
１０６十字釦
１０７カメラ側操作部
１０８レンズコントローラ
１０９レンズマウント
１１０フォーカスレンズ
１１１ズームレンズ
１１２フォーカスレンズ駆動部
１１３フォーカスリング
１１４ズームレンズ駆動部
１１５ズームリング
１１６絞り
１１７絞り駆動部
１１８ＤＲＡＭ
１１９フラッシュメモリ
１２０カメラコントローラ
１２１ボディマウント
１２２ＣＭＯＳイメージセンサ
１２２ａ第１領域
１２２ｂ第２領域
１２３タイミングジェネレータ
１２４アナログフロントエンド
１２５液晶モニタ
１２６電源
１２７ＤＲＡＭ
１２８フラッシュメモリ
１２９メカシャッタ
１３０加速度センサ
１３１角速度センサ
１３２手振れ補正部
１３３カードスロット
１３４メモリカード
１３５手振れ制御部
３０１、３０２Ｘ方向コイル
３０３Ｙ方向コイル
３０４、３０５Ｘ方向位置センサ
３０６Ｙ方向位置センサ
３０７、３０８Ｘ方向駆動用磁石部
３０９Ｙ方向駆動用磁石部
３１０、３１１Ｘ方向位置検出用磁石部
３１２Ｙ方向位置検出用磁石部
１２０１電子先幕
１２０２メカ後幕
１２０３、１２０４端部
１２０５領域

Claims

手振れを検出する手振れ検出部と、
被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させる手振れ補正部と、
前記撮像素子の蓄積電荷量をリセット操作する電子先幕と、
前記撮像素子に集光される被写体像の遮蔽又は通過を切り替えるメカシャッタと、
前記手振れ検出部で検出した手振れから、手振れ補正信号を作成し前記手振れ補正部を制御する手振れ制御部と、を備え、
前記手振れ補正部は、撮影指示前に前記手振れを打ち消すために前記撮像素子を移動させ、
前記手振れ制御部は、撮影指示を受けると前記撮影指示前に移動した前記撮像素子を移動させるように制御し、前記撮像素子の位置が所定位置から第１の距離以内である場合は、前記電子先幕を動作するよう制御する、撮像装置。
前記手振れ制御部は、撮影指示を受けて、前記電子先幕の走査方向に沿って前記撮像素子を移動するよう制御する、請求項１に記載の撮像装置。
前記手振れ制御部は、撮影指示を受けて、前記撮像素子の回転方向に前記撮像素子を移動するよう制御する、請求項１記載の撮像装置。
前記所定位置は、前記撮像素子の初期位置である、請求項１に記載の撮像装置。
前記第１の距離は、前記撮像素子の初期位置から、前記撮像素子の上下の露出ムラが０．６ＥＶの位置である、請求項１に記載の撮像装置。
前記手振れ制御部は、撮影指示を受けて、
前記撮像素子が前記第１の距離以内でない場合は、前記撮像素子を前記第１の距離以内に移動するよう制御し、前記撮像素子が前記第１の距離以内の場合は、前記撮像素子を移動しないよう制御する、
請求項１に記載の撮像装置。