撮像ユニット及び撮像装置
【課題】先幕を電子フォーカルプレーンシャッタで行い、後幕をメカニカルフォーカルプレーンシャッタで行う場合において、安定的な露光を行えるようにする。
【解決手段】先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を制御する電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３は、状態情報取得部６２５及びリセットタイミング制御部６２７を備える。状態情報取得部６２５は、焦点位置、射出瞳位置、絞り値等の撮影レンズに関する情報、さらにはカメラ姿勢情報、内部温湿度情報、幕速等の情報を取得する。リセットタイミング制御部６２７は、これら情報に基づき、撮像センサの各画素ラインに対するリセットタイミングを制御することで、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、露光ムラが発生しないような幕速に制御する。
【解決手段】先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を制御する電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３は、状態情報取得部６２５及びリセットタイミング制御部６２７を備える。状態情報取得部６２５は、焦点位置、射出瞳位置、絞り値等の撮影レンズに関する情報、さらにはカメラ姿勢情報、内部温湿度情報、幕速等の情報を取得する。リセットタイミング制御部６２７は、これら情報に基づき、撮像センサの各画素ラインに対するリセットタイミングを制御することで、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、露光ムラが発生しないような幕速に制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳ型の撮像素子が搭載された撮像ユニット及び撮像装置に関し、特に先幕を電子フォーカルプレーンシャッタで行い、後幕をメカニカルフォーカルプレーンシャッタで行うようにした撮像ユニット及び撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を利用した撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を利用した撮像素子と比較して、画素信号の読出し動作の高速化、省電力化及び高集積化が可能であり、撮像装置に対するサイズや性能等の点での要求に合致することから、撮像装置に搭載する撮像素子として注目されている。また、水平信号線及び垂直信号線を介し、任意の画素を指定して電荷を読み出すいわゆるランダムスキャンが可能であるという特質も有している。
【０００３】
このようなＣＭＯＳ型の撮像素子を搭載した撮像装置において、特許文献１には、シャッタ動作の先幕を電子フォーカルプレーンシャッタで行い、後幕をメカニカルフォーカルプレーンシャッタで行うようにすることが開示されている。すなわち、撮像素子が備える各画素にリセット動作を行わせるリセット信号を、画素ライン単位で順次与えて当該撮像素子に露光動作を開始させ（先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタ）、設定された露光時間の経過後に幕体を走行させる機械的な遮光を行い当該撮像素子の露光動作を終了させる（後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタ）ようにした撮像装置が開示されている。ここで、前記先幕において、前記リセット信号を各画素ラインに順次供給するリセットタイミングは、各画素ライン間で一定とされていた。つまり、シャッタ速度等に応じて設定された一定のリセットタイミングで、幕体の移動方向の始端側から順に、各画素ラインにリセット信号が供給されていた。
【特許文献１】特開２０００−１５２０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、メカニカルフォーカルプレーンシャッタは、幕体の移動速度が一定ではなく、移動始端では比較的幕速が遅く、移動終端になるほど加速されて比較的幕速が早くなるという特性を有している。また、温湿度の変化や姿勢差等によっても、幕速が変化する場合がある。このため、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタにより、幕体の移動方向の始端側から順に一定のリセットタイミング（一定の幕速）で各画素ラインにリセット信号を供給し、画素ライン毎に露光を開始させた場合、一定な幕速の先幕と、幕速が変化する後幕との間で幕速のずれが発生するようになる。従来、このような幕速のずれに起因して、特にスリット露光となる高速ＳＳ（シャッタスピード）時において、安定的な露光が得られないという問題があった。さらに、先幕の位置と後幕の位置とが離間することとなるので、かかる光学的な位置ずれに起因して射出瞳位置やＦｎｏ．によっては光束のケラレが発生し、露光ムラが生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、先幕を電子フォーカルプレーンシャッタで行い、後幕をメカニカルフォーカルプレーンシャッタで行う場合において、安定的な露光を行うことができる撮像ユニット及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る撮像ユニットは、マトリクス状に配列された複数の画素を有するＣＭＯＳ型の撮像素子と、前記撮像素子の所定の画素ラインと略直交する方向に移動する幕体を備え、前記撮像素子に導かれる光の遮断動作を行うメカニカルフォーカルプレーンシャッタと、前記撮像素子の各画素にリセット動作を行わせるリセット信号を与える制御を行う第１制御手段と、前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕体の移動動作を制御する第２制御手段とを備え、前記第１制御手段は、前記撮像素子における露光動作を開始させるべく各画素に前記リセット信号を与えるものであり、前記第２制御手段は、前記撮像素子における露光動作を終了させるべく前記幕体を移動させる制御を行うものであって、前記第１制御手段は、前記画素ライン単位で前記リセット信号を各画素に与えることが可能とされていると共に、前記リセット信号を各画素ラインに順次供給するリセットタイミングを、所定の画素ライン間で変化させることが可能とされていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第１制御手段により、所定の画素ライン単位でリセット信号が各画素に与えられることにより撮像素子の露光動作が開始される（先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタ）。また、第２制御手段により、幕体が移動されることにより撮像素子の露光動作が終了される（後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタ）。そして、第１制御手段は、一定のリセットタイミングでリセット信号を各画素ラインに順次供給するのではなく、リセットタイミングを所定の画素ライン間で変化させることが可能とされている。これにより、後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速特性に合わせて、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を適正に変化させることができるようになる。
【０００８】
上記構成において、前記第１制御手段は、前記幕体の前記移動方向の始端側に位置する画素ラインから順次前記移動方向の終端側に位置する画素ラインに向けて、それぞれの画素ラインが備える各画素にリセット動作を行わせるものであって、１つの画素ライン間又は複数の画素ライン群間の前記リセットタイミングが、徐々に短くなるよう変化させることが望ましい（請求項２）。
【０００９】
上述したように、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速は、移動始端では比較的遅く、移動終端になるほど加速されるという特性がある。従って、この構成のようにリセットタイミングが幕体の移動方向終端側に向けて徐々に短くなるよう変化させることで、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速も終端側に向けて加速できるようになる。これにより、先幕の幕速と後幕の幕速との間のずれが可及的に解消できるようになる。
【００１０】
上記いずれかの構成において、前記第１制御手段は、所定の画素ライン間のリセットタイミングについて、少なくとも所定の時間間隔とされた第１のリセットタイミングから、この第１のリセットタイミングとは異なる時間間隔とされた第２のリセットタイミングに変更することが可能とされていることが望ましい（請求項３）。この構成によれば、所定の画素ライン間のリセットタイミングが固定的なものではなく、可変的なものとされる。これにより、様々な状況に合わせて、所定の画素ライン間のリセットタイミングを適正な時間間隔に設定できるようになる。
【００１１】
また、前記第１制御手段は、前記幕体の前記移動方向の始端側に位置する画素ラインから前記移動方向の終端側に位置する画素ラインに向けての前記リセットタイミングの変化パターンを、所定の第１の変化パターンから、これとは異なる第２の変化パターンに変更することが可能とされていることが望ましい（請求項４）。この構成によれば、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速が、状況に応じて所定の変化パターンで変化するように、所定の画素ライン間のリセットタイミングを設定できるようになる。
【００１２】
この場合、前記第１制御手段は、設定されたシャッタ速度に応じて前記リセットタイミングを変更させることができる（請求項５）。この構成によれば、設定されたシャッタ速度に応じてリセットタイミングの変化度合いを選定することが可能となり、例えばスリット露光となる高速ＳＳ時において、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を特に加速するといった運用を行うことができる。
【００１３】
上記いずれかの構成において、被写体光を前記撮像素子に導く撮像光学系を形成する撮影レンズを有し、前記第１制御手段は、前記撮影レンズの撮影時における状態情報を取得し、該状態情報に基づいて前記リセットタイミングを変更させることができる（請求項６）。この構成によれば、撮影レンズの撮影時における状態情報に応じて、幕速のずれが生じず、また光束ケラレが発生しないようなリセットタイミング（先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速）を設定することが可能となる。
【００１４】
この場合、前記撮影レンズが交換可能な撮影レンズであり、該撮影レンズが備えるメモリ部に所定の状態情報が記憶されている場合において、前記第１制御手段は、前記撮影レンズのメモリ部から前記状態情報を読み出すことで、前記リセットタイミングを変更させるための状態情報を取得する構成とすることが望ましい（請求項７）。この構成によれば、例えば一眼レフレックスタイプの撮像装置等において、撮影レンズから取得された状態情報に適したリセットタイミングを設定することが可能となる。
【００１５】
前記状態情報は、焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態から選ばれる１又は複数の情報を含む状態情報であることが望ましい（請求項８）。この構成によれば、リセットタイミングの設定に必要な情報（シャッタスピード、Ｆｎｏ．、レンズの周辺光量落ち情報等）を的確に取得できる。
【００１６】
また、前記状態情報に対応付けてリセットタイミングの設定値を記憶する記憶手段を備え、前記第１制御手段は、取得された状態情報に応じた前記リセットタイミングの設定値を前記記憶手段から読み出して、前記リセットタイミングを変更させるようにすることが望ましい（請求項９）。この構成によれば、状態情報に応じてリセットタイミングの設定値が記憶手段から読み出されるので、リセットタイミングの設定演算を高速化することが可能なる。
【００１７】
上記いずれかの構成において、前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタの動作状態に関連する所定のパラメータを検知する検知手段を備え、前記第１制御手段は、前記検知手段により検知された検知情報に基づいて、前記リセットタイミングを変更させる構成とすることができる（請求項１０）。この構成によれば、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの動作状態に合わせて、リセットタイミングを変更させることが可能となる。例えば、幕速の経年変化、温湿度に起因する変化、撮像ユニットの姿勢に起因する変化等に応じて、適宜なリセットタイミングを設定（補正）することができるようになる。
【００１８】
この場合、前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタが、先幕と後幕とを有し、少なくとも前記後幕が備える幕体の移動動作が前記第２制御手段により制御されるよう構成されている場合において、これら先幕及び後幕が備える幕体の走行速度を検出する速度検出センサを具備する構成とすることができる（請求項１１）。通常、先幕と後幕とを有するメカニカルフォーカルプレーンシャッタの場合、その先幕及び後幕の移動態様は略同じである。このため、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの先幕が備える幕体の走行速度を検出することで、後幕が備える幕体の走行速度を知見することができる。先幕として電子フォーカルプレーンシャッタが機能している場合において、露光動作の開始・終了に関与しないメカニカルフォーカルプレーンシャッタの先幕の幕速を検出することで、必要な状態情報を露光動作に関与しない段階で取得できるようになる。
【００１９】
上記いずれかの構成において、前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタが、前記第２制御手段により制御される幕体のみで構成されていることが望ましい（請求項１２）。メカニカルフォーカルプレーンシャッタは、機械的な駆動動作を伴うことから電力を多く消費する。この構成によれば、後幕に相当する幕体のみでメカニカルフォーカルプレーンシャッタが構成されるので、電力消費量を抑制できるようになる。
【００２０】
本発明の請求項１３に係る撮像装置は、請求項１〜１２のいずれかに記載の撮像ユニットと、該撮像ユニットの駆動制御を行う駆動制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明によれば、後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速変化に合わせて、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を適正に変化させることが可能となり、例えばスリット露光となる高速ＳＳ時においても、先幕の幕速と後幕の幕速とのずれに起因する露光ムラを抑止できるようになる。さらに、レンズのＦｎｏ．や射出瞳位置に拘わらず、先幕と後幕との光学的な位置ずれに起因より生じる光束ケラレ等も抑止できるようになり、撮像素子を安定的に露光させることができる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速の加速特性に合わせて、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速が設定されるので、露光ムラの発生を抑止することができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、画素ライン間のリセットタイミングが可変的なものとされるので、様々な状況に合わせて、的確に露光動作を行わせることができる。
【００２４】
請求項４に係る発明によれば、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、状況に応じて所定の変化パターンで変化させ得るので、各々の状況にマッチさせて的確に露光動作を行わせることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明によれば、設定されたシャッタ速度に応じてリセットタイミングを変更するようにしたので、先幕と後幕との間における幕速のずれ度合いを予測して、露光ムラが生じないよう、的確にリセットタイミングを設定することができる。
【００２６】
請求項６に係る発明によれば、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、撮影レンズの撮影時における状態情報に応じて適正に設定できるようになる。
【００２７】
請求項７に係る発明によれば、一眼レフレックスタイプの撮像装置等において、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、交換撮影レンズから取得された状態情報に応じて適正に設定できるようになる。
【００２８】
請求項８に係る発明によれば、リセットタイミングの設定に必要な情報を的確に取得できるので、正確な露光状態を得ることができる。
【００２９】
請求項９に係る発明によれば、リセットタイミングの設定演算を高速化することができるので、撮影タイムラグの発生を可及的に抑止できるようになる。
【００３０】
請求項１０に係る発明によれば、例えば、幕速の経年変化、温湿度に起因する変化、撮像ユニットの姿勢に起因する変化等に応じて、適宜なリセットタイミングを設定することができることから、長期間に亘り常に安定的に露光動作を行わせることができる。
【００３１】
請求項１１に係る発明によれば、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの先幕及び悪幕を活用した露光動作も行えると共に、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの先幕を利用して後幕の移動状態を知見できる。従って、露光開始態様を多様化できると共に、電子フォーカルプレーンシャッタの機能時においては、露光動作に影響を与えることなく、幕体の走行速度情報を取得できるようになる。
【００３２】
請求項１２に係る発明によれば、後幕に相当する幕体のみでメカニカルフォーカルプレーンシャッタが構成されるので電力消費量を抑制でき、これにより電池等の消耗を抑制できるようになる。
【００３３】
請求項１３に係る発明によれば、先幕を電子フォーカルプレーンシャッタで行い、後幕をメカニカルフォーカルプレーンシャッタで行う場合において、画素ライン間のリセットタイミングを変化させることで先幕の幕速を適正に設定できる撮像装置を提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（カメラ構造の説明）
図１、図２は、本発明に係る撮像ユニットが組み込まれたデジタルカメラ１（撮像装置）の外観構造を示す図であり、図１は、デジタルカメラ１の正面外観図、図２は、デジタルカメラ１の背面外観図をそれぞれ示している。また図３は、デジタルカメラ１の内部構造を示す断面図である。図１に示すように、このデジタルカメラ１は、カメラ本体１０と、このカメラ本体１０の正面略中央に着脱可能（交換可能）に装着される撮影レンズ２（交換レンズ）とを備えた一眼レフレックス型デジタルスチルカメラである。
【００３５】
図１において、カメラ本体１０の正面側には、正面略中央に撮影レンズ２が装着されるマウント部１０１と、マウント部１０１の右横に配置されたレンズ交換ボタン１０２と、正面左端部（Ｘ方向左側）において突設され、ユーザが片手（又は両手）により確実に把持（保持）可能とするためのグリップ部１０３と、マウント部１０１の左横に配置されたＡＦ補助光発光部１０４と、正面左上部（Ｙ方向左上側）に配置されたモード設定ダイアル１１と、正面右上部に配置された制御値設定ダイアル１２と、グリップ部１０３の上面に配置されたシャッターボタン１３とが備えられている。
【００３６】
また、図２において、カメラ本体１０の背面側には、背面左側に配置されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１４と、ＬＣＤ１４の下方に配置された設定ボタン群１５と、ＬＣＤ１４の側方に配置された十字キー１６と、十字キー１６の中央に配置されたプッシュボタン１７と、ＬＣＤ１４の上方に配設された光学ファインダー１８と、光学ファインダー１８の側方に配設されたメインスイッチ１０５と、光学ファインダー１８の上方に配設された接続端子部１０６とが備えられている。
【００３７】
モード設定ダイアル１１及び制御値設定ダイアル１２は、カメラ本体１０の上面と略平行な面内で回転可能な略円盤状の部材からなる。モード設定ダイアル１１は、自動露出（ＡＥ）制御モードや自動焦点（ＡＦ；オートフォーカス）制御モード、或いは１枚の静止画を撮影する静止画撮影モードや連続撮影を行う連続撮影モード等の各種撮影モード、記録済みの画像を再生する再生モード等、デジタルカメラ１に搭載されたモードや機能を択一的に選択するためのものである。制御値設定ダイアル１２は、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する制御値を設定するためのものである。
【００３８】
シャッターボタン１３は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。静止画撮影モードにおいてシャッターボタン１３が半押し（Ｓ１）されると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作）が実行され、シャッターボタン１３が全押し（Ｓ２）されると、撮影動作（撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作）が実行される。なお、シャッターボタン１３の半押し操作は、図略のスイッチＳ１がオンされることにより検出され、シャッターボタン１３の全押し操作は、図略のスイッチＳ２がオンされることにより検出される。
【００３９】
ＬＣＤ１４は、カラー液晶パネルを備えてなり、撮像センサ３０（図３参照）により撮像された画像の表示や記録済みの画像の再生表示等を行うとともに、デジタルカメラ１に搭載される機能やモードの設定画面を表示するものである。なお、ＬＣＤ１４に代えて、有機ＥＬやプラズマ表示装置を用いるようにしてもよい。
【００４０】
設定ボタン群１５は、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する操作を行うボタンである。この設定ボタン群１５には、例えばＬＣＤ１４に表示されるメニュー画面で選択された内容を確定するための選択確定スイッチ、選択取り消しスイッチ、メニュー画面の内容を切り替えるメニュー表示スイッチ、表示オン／オフスイッチ、表示拡大スイッチ、手振れ補正スイッチなどが含まれる。
【００４１】
十字キー１６は、円周方向に一定間隔で配置された複数の押圧部（図中の三角印の部分）を備える環状の部材を有し、各押圧部に対応して備えられた図略の接点（スイッチ）により押圧部の押圧操作が検出されるように構成されている。また、プッシュボタン１７は、十字キー１６の中央に配置されている。十字キー１６及びプッシュボタン１７は、撮影倍率の変更（ズームレンズのワイド方向やテレ方向への移動）、ＬＣＤ１４に再生する記録画像のコマ送り、及び撮影条件（絞り値、シャッタスピード、フラッシュ発光の有無等）の設定等の指示を入力するためのものである。
【００４２】
光学ファインダー１８は、被写体が撮影される範囲を光学的に表示するものである。すなわち、光学ファインダー１８には、撮影レンズ２からの被写体像が導かれており、ユーザ（撮影者）は、この光学ファインダー１８を覗くことにより、実際に撮像センサ３０にて撮影される被写体像を視認することができる。
【００４３】
マウント部１０１は、撮影レンズ２が装着される部位であり、その近傍には、装着された撮影レンズ２との電気的接続を行うための複数個の電気的接点（図示省略）や、機械的接続を行うための後述するカプラ４１４（図３参照）等が設けられている。レンズ交換ボタン１０２は、マウント部１０１に装着された撮影レンズ２を取り外す際に押下されるボタンである。
【００４４】
グリップ部１０３は、ユーザが撮影時に当該デジタルカメラ１を把持する部分であり、フィッティング性を高めるために指形状に合わせた表面凹凸が設けられている。なお、グリップ部１０３の内部には電池収納室とカード収納室とが設けられている。電池収納室にはカメラの電源として電池６９Ｂ（図６参照）が収納されており、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するための記録媒体、例えばメモリカード６７が着脱可能に収納されるようになっている。なお、グリップ部１０３に、ユーザが該グリップ部１０３を把持したか否かを検出するためのグリップセンサを設けるようにしても良い。
【００４５】
ＡＦ補助光発光部１０４は、ＬＥＤ等の発光素子を備えてなり、被写体の輝度やコントラストが小さい場合であって焦点調節動作を行う際に、補助光を出力するものである。
【００４６】
メインスイッチ１０５は、左右にスライドする２接点のスライドスイッチからなり、左にセットするとデジタルカメラ１の電源がオンされ、右にセットすると電源がオフされる。接続端子部１０６は、図略のフラッシュ等の外部装置を当該デジタルカメラ１と接続するための端子である。
【００４７】
このデジタルカメラ１には、図１に点線で示すように、カメラ本体１０の適所に振れ検出センサ４９が搭載されている。この振れ検出センサ４９は、手振れなどによりカメラ本体１０に与えられる振れを検出するもので、図１の水平方向をＸ軸、該Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸とする２次元座標系を想定するものとすると、Ｘ軸方向のカメラ振れを検出するＸセンサ４９ａと、Ｙ軸方向のカメラ振れを検出するＹセンサ４９ｂとを有している。Ｘセンサ４９ａ及びＹセンサ４９ｂは、例えば圧電素子を用いたジャイロから構成され、各方向のぶれの角速度を検出するものである。
【００４８】
撮影レンズ２は、被写体からの光（光像）を取り込むレンズ窓として機能するとともに、当該被写体光をカメラ本体１０の内部に配置されている後述の撮像センサ３０や光学ファインダー１８へ導くための撮像光学系を構成するものである。この撮影レンズ２は、上述のレンズ交換ボタン１０２を押圧操作することで、カメラ本体１０から取り外すことが可能（交換可能な撮影レンズ）とされている。
【００４９】
撮影レンズ２は、光軸Ｌに沿って直列的に配置された複数のレンズからなるレンズ群２１を備えてなる（図３参照）。このレンズ群２１には、焦点の調節を行うためのフォーカスレンズ２１１（図６参照）、変倍を行うためのズームレンズ２１２（図６参照）が含まれており、それぞれ光軸Ｌ方向に駆動されることで、変倍や焦点調節が行われる。また、撮影レンズ２には、その鏡胴２２の外周適所に該鏡胴の外周面に沿って回転可能な操作環が備えられており、ズームレンズ２１２は、マニュアル操作或いはオート操作により、前記操作環の回転方向及び回転量に応じて光軸方向に移動し、その移動先の位置に応じたズーム倍率（撮影倍率）に設定されるようになっている。
【００５０】
続いて、カメラ本体１０の内部構造について、図３を参照して説明する。図３に示すように、カメラ本体１０の内部には、撮像センサ３０、ＡＦ駆動ユニット４１、位相差ＡＦモジュール４２、シャッターユニット４３、ミラーボックス４４、光学ファインダー１８、前述した振れ検出センサ４９、姿勢センサ４９１、温湿度センサ４９２、フォトインタラプタ４９３及びメイン制御部６２などが備えられている。
【００５１】
撮像センサ３０（撮像素子）は、カメラ本体１０の背面側の領域において該背面に略平行に配設されている。撮像センサ３０としては、例えばフォトダイオードを有して構成される複数の画素がマトリクス状に２次元配列され、各画素の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＭＯＳカラーエリアセンサ（ＣＭＯＳ型の撮像素子）が用いられる。撮像センサ３０は、レンズ群２１により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。
【００５２】
ＡＦ駆動ユニット４１は、ＡＦアクチュエータ４１１と、出力軸４１２と、エンコーダ４１３とを備えてなる。ＡＦアクチュエータ４１１は、ＡＦ動作のための駆動力を発生するもので、ＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ等のモータと、このモータの回転数を減速するための図略の減速系を含むものである。出力軸４１２は、ＡＦアクチュエータ４１１から出力される駆動力を撮影レンズ２内のレンズ駆動機構２４に伝達するものである。エンコーダ４１３は、ＡＦアクチュエータ４１１の出力軸４１２に伝達された駆動量（回転量）を検出するもので、検出された回転量は、撮影レンズ２内のレンズ群２１の位置算出に用いられる。なお、前記出力軸４１２とレンズ駆動機構２４とは、両者の機械的接続を行うためのカプラ４１４を介して接続されている。
【００５３】
位相差ＡＦモジュール４２は、ミラーボックス４４の底部に配設されており、周知の位相差検出方式により合焦位置を検出するものである。
【００５４】
シャッターユニット４３は、撮像センサ３０の所定の画素ラインと略直交する方向に移動する幕体を備え、撮像センサ３０に導かれる光の遮断動作を行うメカニカルフォーカルプレーンシャッタからなり、ミラーボックス４４の背面と撮像センサ３０との間に配設されている。図４は、かかるシャッターユニット４３の構成を示す分解斜視図である。このシャッターユニット４３は、一対のシャッタ基板４３０Ａ、４３０Ｂの間に、先幕群４３１、後幕群４３２、遮光板４３３及び中間板４３４を備えて構成されている。
【００５５】
先幕群４３１は、４枚の分割幕体４３１１〜４３１４（幕体）により構成され、これら分割幕体４３１１〜４３１４が２枚の先幕アーム４３１５、４３１６により連結されてなる。これら先幕アーム４３１５、４３１６が、所定の駆動軸を備える駆動装置（図６に示すシャッタ駆動アクチュエータ４３Ｍ）で駆動されることで、分割幕体４３１１〜４３１４が展開状態（「シャッタ開」状態）及び重ね状態「シャッタ閉」状態）に動作される。後幕群４３２も同様であり、４枚の分割幕体４３２１〜４３２４が２枚の後幕アーム４３２５、４３２６により連結されてなる。なお、遮光板４３３及び中間板４３４には、被写体光を通過させる所定の開口部が形成されている。また、シャッタ基板４３０Ａ、４３０Ｂには、前記駆動装置の駆動軸が挿入される円弧溝４３５Ａ、４３６Ａ及び４３５Ｂ、４３６Ｂが設けられている。
【００５６】
本実施形態に係るデジタルカメラ１では、撮像センサ３０の各画素に所定のタイミングでリセット信号を与えることで当該撮像センサ３０の露光動作を開始させる電子フォーカルプレーンシャッタが、露光動作における先幕として用いられ、メカニカルフォーカルプレーンシャッタからなるシャッターユニット４３が後幕として主に用いられる。従って、前記先幕群４３１は、専ら露光開始時点よりも早い段階で「シャッタ開」状態とされる。勿論、長秒露光時等に、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを用いず、この先幕群４３１を用いるようにしても良い。また、後幕群４３２の動作状態を知見するために、先幕群４３１の分割幕体４３１１〜４３１４の走行速度（幕速）を測定することが望ましい。この点については、後記で説明する。
【００５７】
なお、本実施形態では先幕として電子フォーカルプレーンシャッタが用いられることから、前記先幕群４３１が省かれたシャッターユニット４３を用いるようにしても良い。メカニカルフォーカルプレーンシャッタは重量が重く、これを機械的な駆動動作で移動させる必要があることから、その駆動装置は電力を多く消費する。従って、先幕群４３１を省き、後幕群４３２に相当する幕体のみが組み付けられたようなシャッターユニット４３を用いることで、電力消費量を抑制できるようになる。
【００５８】
図３に戻って、ミラーボックス４４は、クイックリターンミラー４４１とサブミラー４４２とを備えてなる。クイックリターンミラー４４１は、回動支点４４３を中心として、図３の実線で示すように、撮像光学系を構成するレンズ群２１の光軸Ｌに対して略４５度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、カメラ本体１０の底面と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で回動自在に構成されている。
【００５９】
サブミラー４４２は、クイックリターンミラー４４１の背面側（撮像センサ３０側）に配設されており、図３の実線で示すように、傾斜姿勢にあるクイックリターンミラー４４１に対して略９０度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、水平姿勢にあるクイックリターンミラー４４１と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で、クイックリターンミラー４４１に連動して変位可能に構成されている。クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２は、後述のミラー駆動アクチュエータ４４Ｍ（図６参照）により駆動される。
【００６０】
クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２が傾斜姿勢のとき、クイックリターンミラー４４１は、光軸Ｌに沿った被写体光束の大部分を光学ファインダー１８（焦点板４５）方向に反射するとともに、残りの光束を透過させ、サブミラー４４２は、クイックリターンミラー４４１を透過した光束を位相差ＡＦモジュール４２に導く。このとき、光学ファインダー１８による被写体像の表示と、位相差ＡＦモジュール４２による位相差検出方式の焦点調節動作とが行われる一方、撮像センサ３０には光束が導かれないため、ＬＣＤ１４による被写体の画像表示は行われない。
【００６１】
一方、クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２が水平姿勢のときには、クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２は光軸Ｌからいずれも退避することになるため、光軸Ｌに沿った被写体光束は略全て撮像センサ３０に導かれるようになる。このとき、ＬＣＤ１４による被写体の画像表示が行われる一方、光学ファインダー１８による被写体の画像表示や、位相差ＡＦモジュール４２による位相差検出方式の焦点調節動作は行われない。
【００６２】
光学ファインダー１８は、カメラ本体１０の略中央に配設されたミラーボックス４４の上部に配設されており、焦点板４５と、プリズム４６と、接眼レンズ４７と、ファインダー表示素子４８とを備えて構成されている。プリズム４６は、焦点板４５上の像の左右を反転させ接眼レンズ４７を介して撮影者の目に導き、被写体像を視認できるようにするものである。ファインダー表示素子４８は、ファインダー枠内に形成される表示画面の下部に、シャッタ速度、絞り値、露出補正値等を表示するためのものである。
【００６３】
振れ検出センサ４９は、図１に示す振れ検出センサ４９（Ｘセンサ４９ａ及びＹセンサ４９ｂ）に相当するものである。なお、この図３では、Ｘセンサ４９ａ及びＹセンサ４９ｂを１つにまとめて図示している。
【００６４】
姿勢センサ４９１、温湿度センサ４９２及びフォトインタラプタ４９３は、シャッターユニット４３の後幕群４３２の動作状態に関連する所定のパラメータを検知する検知手段として機能するものである。メカニカルフォーカルプレーンシャッタの動作状態（幕速等）は、例えばデジタルカメラ１の姿勢、温湿度、或いは構成部品の経年劣化等によって変化する。上記３つの検知手段は、かかる要因に基づく後幕群４３２の動作状態の変化を検知若しくは予測することで、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、後述のメイン制御部６２において的確に制御するために配置されている。
【００６５】
姿勢センサ４９１は、ボールセンサや加速度センサ等からなり、当該デジタルカメラ１の姿勢乃至は傾き角を検出するためのものである。温湿度センサ４９２は、測温素子等から構成され、デジタルカメラ１の内部温度及び湿度を計測するものである。
【００６６】
フォトインタラプタ４９３（速度検出センサ）は、発光素子と受光素子とを備える光学センサであり、シャッターユニット４３が備える先幕の幕速を光学的に検知するためのものである。図４に示すように、先幕群４３１（先幕）と後幕群４３２（後幕）とを有するメカニカルフォーカルプレーンシャッタの場合、その先幕群４３１及び後幕群４３２の移動態様は略同じである。このため、先幕群４３１の分割幕体４３１１〜４３１４の走行速度を検出することで、後幕群４３２の分割幕体４３２１〜４３２４の走行速度を高精度に推定することができる。
【００６７】
図５は、シャッターユニット４３に対するフォトインタラプタ４９３の配置状況の一例を示す平面図である。ここでは、先幕群４３１の分割幕体４３１１〜４３１４の遠端側（先幕アーム４３１５、４３１６から遠い側）に、フォトインタラプタ４９３を配置した例を示している。前記発光素子及び受光素子は、分割幕体４３１１〜４３１４を挟んで対向配置される（反射光を検出すべく、両者を隣接配置しても良い）。この場合、分割幕体４３１１〜４３１４が展開状態（図５の状態）にあるときは、前記発光素子から発せられた測定光は分割幕体４３１１〜４３１４により遮光されるが、分割幕体４３１１〜４３１４が重ね状態になり開口すると、前記測定光は前記受光素子により検出されるようになる。従って、受光素子の出力をモニタすることで、先幕群４３１の幕速を知見でき、ひいては後幕群４３２の幕速を推定できるようになる。なお、フォトインタラプタ４９３は少なくとも一対の発光素子及び受光素子を備えていれば良いが、複数対の発光素子及び受光素子を、分割幕体４３１１〜４３１４の移動方向に沿って配列することが望ましい。
【００６８】
図３に戻って、メイン制御部６２は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等の記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなるものである。詳細な機能については後述する。
【００６９】
次に、カメラ本体１０に装着される撮影レンズ２について説明する。この撮影レンズ２は、撮像光学系を構成するレンズ群２１と、鏡胴２２と、レンズ駆動機構２４と、レンズ位置検出部２５と、レンズ制御部２６とを備えている。
【００７０】
レンズ群２１は、上述のフォーカスレンズ２１１及びズームレンズ２１２（図６参照）と、カメラ本体１０に備えられている撮像センサ３０へ入射される光量を調節するための絞り２３とが、鏡胴２２内において光軸Ｌ方向に保持されてなり、被写体の光像を取り込んで該光像を撮像センサ３０等に結像するものである。撮影倍率（焦点距離）の変更や焦点調節動作は、レンズ群２１がカメラ本体１０内のＡＦアクチュエータ４１１により光軸Ｌ方向に駆動されることで行われる。
【００７１】
レンズ駆動機構２４は、例えばヘリコイド及び該ヘリコイドを回転させる図略のギヤ等で構成され、カプラ４１４を介してＡＦアクチュエータ４１１からの駆動力を受けて、レンズ群２１を一体的に光軸Ｌと平行な矢印Ａ方向に移動させるものである。なお、レンズ群２１の移動方向及び移動量は、それぞれＡＦアクチュエータ４１１の回転方向及び回転数に従う。
【００７２】
レンズ位置検出部２５は、レンズ群２１の移動範囲内において光軸Ｌ方向に複数個のコードパターンが所定ピッチで形成されたエンコード板と、このエンコード板に摺接しながら鏡胴２２と一体的に移動するエンコーダブラシとを備えてなり、レンズ群２１の焦点調節時の移動量を検出するためのものである。
【００７３】
レンズ制御部２６は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや状態情報に関するデータを記憶するフラッシュメモリ等からなるメモリ部２６１（交換可能な撮影レンズが備えるメモリ部）が内蔵されたマイクロコンピュータからなる。またレンズ制御部２６は、カメラ本体１０のメイン制御部６２との間で通信を行う通信部２６２を備え、この通信部２６２は、例えばレンズ群２１の焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態等の状態情報データをメイン制御部６２に送信する一方、メイン制御部６２から例えばフォーカスレンズ２１１の駆動量のデータを受信する。また撮影時には、ＡＦ動作完了後の焦点距離情報、絞り値等のデータが通信部２６２からメイン制御部６２へ送信される。なお、前記記憶部２６１には、上記レンズ群２１の状態情報データや、メイン制御部６２から送信された例えばフォーカスレンズ２１１の駆動量のデータ等が記憶される。
【００７４】
（デジタルカメラの電気的な構成の説明）
次に、本実施形態に係るデジタルカメラ１の電気的な構成について説明する。図６は、カメラ本体１０に撮影レンズ２が装着された状態でのデジタルカメラ１全体の電気的な構成を示すブロック図である。ここで、図１〜図３と同一の部材等については、同一の符号を付している。なお、撮影レンズ２についての電気的構成は上述した通りであるので、ここでは専らカメラ本体１０の電気的構成について説明する。
【００７５】
カメラ本体１０には、先に図１〜図３に基づき説明した撮像センサ３０等の他に、ＣＭＯＳ駆動機構３０Ａ、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５、画像処理部６１、画像メモリ６１４、メイン制御部６２（第１制御手段を含む）、フラッシュ回路６３、操作部６４、ＶＲＡＭ６５、カードＩ／Ｆ６６、メモリカード６７、通信用Ｉ／Ｆ６８、電源回路６９、電池６９Ｂ、フォーカス駆動制御部４１Ａ、シャッタ駆動制御部４３Ａ（第２制御手段）及びシャッタ駆動アクチュエータ４３Ｍ、ミラー駆動制御部４４Ａ及びミラー駆動アクチュエータ４４Ｍを備えて構成されている。
【００７６】
撮像センサ３０は、先に説明した通りＣＭＯＳカラーエリアセンサからなり、後述のタイミング制御回路５１により、当該撮像センサ３０の露光動作の開始（及び終了）や、撮像センサ３０が備える各画素の出力選択、画素信号の読出し等の撮像動作が制御される。図７は、撮像センサ３０の回路構成を概略的に示す回路ブロック図である。ここでは図示の便宜上、３行（ライン）×４列の画素群のみを示している。
【００７７】
撮像センサ３０は、複数の画素３１（３１ａ−１〜３１ｄ−３）が、複数の画素ライン３２（３２ａ〜３２ｃ）上に整列（マトリクス状の配列）されてなり、図７では、第１画素ライン３２ａに画素３１ａ−１、３１ｂ−１、３１ｃ−１、３１ｄ−１が、第２画素ライン３２ｂに画素３１ａ−２、３１ｂ−２、３１ｃ−２、３１ｄ−２が、第３画素ライン３２ｃに画素３１ａ−３、３１ｂ−３、３１ｃ−３、３１ｄ−３が各々配置されている例を示している。各画素３１は、光電変換動作を行う光電変換素子としてのフォトダイオード３３と、リセット信号を受けて画素３１に蓄積されている電荷を放電させるリセットスイッチ（Ｒｓｔ）３４と、画素３１に蓄積された電荷を電圧として読み出し（電荷電圧変換）これを増幅する増幅素子（Ａｍｐ）３５と、選択信号を受けて当該画素３０の画素信号を出力させる垂直選択スイッチ（ＳＷ）３６とを備えて構成されている。なお、リセットスイッチ３４及び増幅素子３５は、電源Ｖｐに接続されている。
【００７８】
また、撮像センサ３０は、垂直走査回路３７、水平走査回路３８及びアンプ３９を備える。垂直走査回路３７には、画素ライン３２ａ〜３２ｃ単位で、各画素３１ａ−１〜３１ｄ−３のリセットスイッチ３４が共通に接続されたリセット線３７１ａ〜３７１ｃと、垂直選択スイッチ３６の制御電極が共通に接続された垂直走査線３７２ａ〜３７２ｃとが接続されている。垂直走査回路３７は、リセット線３７１ａ〜３７１ｃを介して、各画素ライン３２ａ〜３２ｃに所定のリセットタイミングでリセット信号φＶｒを順次供給し、画素ライン３２ａ〜３２ｃ単位で各画素３１ａ−１〜３１ｄ−３にリセット動作を行わせる。また、垂直走査回路３７は、垂直走査線３７２ａ〜３７２ｃを介して垂直走査パルスφＶｎを各画素３１ａ−１〜３１ｄ−３に与える。
【００７９】
さらに、画素列（例えば、画素３１ａ−１、３１ａ−２、３１ａ−３）ごとに、垂直選択スイッチ３６の主電極が共通に接続された水平走査線３８１（３８１ａ〜３８１ｄ）が引き出され、各々水平スイッチ３８２（３８２ａ〜３８２ｄ）を介して水平信号線３８３に接続されている。水平走査回路３８は、このような水平スイッチ３８２ａ〜３８２ｄの制御電極に接続され、水平走査パルスφＶｍを与えることで選択された画素の画素信号を取り出すものである。アンプ３９は、水平信号線３８３に接続され、画素からの出力信号を増幅するものである。
【００８０】
このような構成を有する撮像センサ３０においては、各画素３１ａ−１〜３１ｄ−３に蓄積された電荷の出力動作（読み出し）を１画素ずつ行わせることが可能であると共に、垂直走査回路３７及び水平走査回路３８の動作を制御することで、特定の画素を指定してその画素信号を出力させることができる。すなわち、垂直走査回路３７により、或る画素の垂直選択スイッチ３６に垂直走査パルスφＶｎが与えられ、その画素が有するフォトダイオード３３で光電変換された電荷（画素信号）が水平走査線３８１を介して出力可能な状態とされる。しかる後、水平走査回路３８により、その水平走査線３８１に接続されている水平スイッチ３８２に水平走査パルスφＶｍが与えられ、前記画素信号が水平スイッチ３８２を介して水平信号線３８３に出力される。この動作を各画素について順次行うことで、画素を指定しつつ全ての画素から順次画素信号を出力させることができる。水平信号線３８３に出力された画素信号は、アンプ３９にてさらに増幅された上でＡＦＥ５に出力される。
【００８１】
本実施形態に係るデジタルカメラ１では、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを採用しているため、画素３１のリセットスイッチ３４にリセット信号φＶｒが与えられるタイミングが、その画素３１に対する露光開始タイミングとなる。すなわち、リセットスイッチ３４は、リセット信号φＶｒが与えられることでＯＮとされ、それまでに蓄積されている不要な電荷を廃棄し、その後ＯＦＦとされて画素３１を露光による電荷蓄積が可能な状態とする。図７に示す例では、リセット信号φＶｒは、１つの画素ライン３２ａ〜３２ｃ単位で与えられる回路構成とされていることから、第１〜第３画素ライン３２ａ〜３２ｃ毎に、順次露光が開始される。
【００８２】
図８は、かかる電子フォーカルプレーンシャッタ動作を説明するための模式図である。図８（ａ）では、第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎまでを示しており、これら画素ラインに各々リセット信号φＶｒを供給するリセット線３７１ａ〜３７１Ｎを矢印で示している。なお、第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎは、メカニカルフォーカルプレーンシャッタが備える幕体の移動方向と直交する方向に画素が配列された画素ラインである。
【００８３】
このような構成において、第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎに、所定のリセットタイミングで、垂直走査回路３７からリセット線３７１ａ〜３７１Ｎを介して、図８（ｂ）に示すようなリセット信号φＶｒが順次与えられる。すなわち、先ず時刻ｔ１で第１画素ライン３２ａに備えられている画素３１ａ−１〜３１ｄ−１へリセット信号φＶｒが同時に与えられ、これら画素３１ａ−１〜３１ｄ−１の露光が開始される。次に、時刻ｔ２で第２画素ライン３２ｂに備えられている画素３１ａ−２〜３１ｄ−２へリセット信号φＶｒが同時に与えられ、これら画素３１ａ−２〜３１ｄ−２の露光が開始される。以下同様にして、時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５・・・ｔｎ毎に、第３画素ライン３２ｃ、第４画素ライン３２ｄ、第５画素ライン３２ｅ・・・第Ｎ画素ライン３２Ｎまで、順次リセット信号φＶｒが与えられる。これにより、第１画素ライン３２ａから第Ｎ画素ライン３２Ｎに向けて順に露光が開始されるようになり、電子フォーカルプレーンシャッタとして機能するものである。
【００８４】
ここで、リセットタイミング（第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎに順次リセット信号φＶｒを与えるタイミング）は、当該電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を決定付けることとなる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔｎの時間が短いほど、幕速は早くなる。また、時刻ｔ１、ｔ２・・・ｔｎの各間隔が一定であれば、幕速は一定である。本実施形態では、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を制御するために、前記リセットタイミングがメイン制御部６２により制御（特に、幕速を加減速する制御）可能とされている。この点については後記で詳述する。
【００８５】
図６に戻って、ＣＭＯＳ駆動機構３０Ａは、カメラ本体１０に対して与えられる手振れ等に応じて撮像センサ３０を振れ補正駆動するためのものである。このＣＭＯＳ駆動機構３０Ａは、圧電素子を用いたインパクト型アクチュエータやステッピングモータ等からなるＸ軸アクチュエータ及びＹ軸アクチュエータを含むものであり、メイン制御部６２により制御される。
【００８６】
ＡＦＥ５は、撮像センサ３０に対して所定の動作を行わせるタイミングパルスを与えると共に、撮像センサ３０から出力される画像信号（ＣＭＯＳエリアセンサの各画素で受光されたアナログ信号群）に所定の信号処理を施し、デジタル信号に変換して画像処理部６１へ出力するものである。このＡＦＥ５は、タイミング制御回路５１、信号処理部５２及びＡ／Ｄ変換部５３などを備えて構成されている。
【００８７】
タイミング制御回路５１は、メイン制御部６２から出力される基準クロックに基づいて所定のタイミングパルス（垂直走査パルスφＶｎ、水平走査パルスφＶｍ、リセット信号φＶｒ等を発生させるパルス）を生成して撮像センサ３０（上記垂直走査回路３７及び水平走査回路３８等）に出力し、撮像センサ３０の撮像動作を制御する。また、所定のタイミングパルスを信号処理部５２やＡ／Ｄ変換部５３にそれぞれ出力することにより、信号処理部５２及びＡ／Ｄ変換部５３の動作を制御する。
【００８８】
信号処理部５２は、撮像センサ３０から出力されるアナログの画像信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。この信号処理部５２には、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路及びクランプ回路（クランプ手段）等が備えられている。Ａ／Ｄ変換部５３は、信号処理部５２から出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を、前記タイミング制御回路５１から出力されるタイミングパルスに基づいて、複数のビット（例えば１２ビット）からなるデジタルの画像信号に変換するものである。
【００８９】
画像処理部６１は、ＡＦＥ５から出力される画像データに所定の信号処理を行って画像ファイルを作成するもので、黒レベル補正回路６１１、ホワイトバランス制御回路６１２及びガンマ補正回路６１３等を備えて構成されている。なお、画像処理部６１へ取り込まれた画像データは、撮像センサ３０の読み出しに同期して画像メモリ６１４に一旦書き込まれ、以後この画像メモリ６１４に書き込まれた画像データにアクセスして、画像処理部６１の各ブロックにおいて処理が行なわれる。
【００９０】
黒レベル補正回路６１１は、Ａ／Ｄ変換部５３によりＡ／Ｄ変換されたＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル画像信号の黒レベルを、基準の黒レベルに補正するものである。
【００９１】
ホワイトバランス制御回路６１２は、光源に応じた白の基準に基づいて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分のデジタル信号のレベル変換（ホワイトバランス（ＷＢ）調整）を行うものである。すなわちホワイトバランス制御回路６１２は、メイン制御部６２から与えられるＷＢ調整データに基づき、撮影被写体において輝度や彩度データ等から本来白色であると推定される部分を特定し、その部分のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの色成分の平均と、Ｇ／Ｒ比及びＧ／Ｂ比とを求め、これをＲ，Ｂの補正ゲインとしてレベル補正する。
【００９２】
ガンマ補正回路６１３は、ＷＢ調整された画像データの階調特性を補正するものである。具体的にはガンマ補正回路６１３は、画像データのレベルを色成分毎に予め設定されたガンマ補正用テーブルを用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。
【００９３】
画像メモリ６１４は、撮影モード時には、画像処理部６１から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対しメイン制御部６２により所定の処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。また、再生モード時には、メモリカード６７から読み出した画像データを一時的に記憶する。
【００９４】
メイン制御部６２は、図６に示すデジタルカメラ１内の各部の動作を制御するものであり、本実施形態においては、機能的に、ＡＦ／ＡＥ制御部６２１、振れ補正制御部６２２、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３（第１制御手段）を有して構成されている。
【００９５】
ＡＦ／ＡＥ制御部６２１は、自動焦点制御（ＡＦ）及び自動露出制御（ＡＥ）のために必要な動作制御を行う。すなわち、ＡＦのために、前記位相差ＡＦモジュール４２の出力信号を用いて位相差検出方式による焦点調節処理を行い、合焦制御信号（ＡＦ制御信号）を生成し、フォーカス駆動制御部４１Ａを介してＡＦアクチュエータ４１１を動作させ、フォーカスレンズ２１１の駆動を行わせる。また、ＡＥのために、図略のＡＥセンサで検出された被写体の輝度情報等に基づいて、当該被写体における適正な露出量を求める演算を行う。
【００９６】
振れ補正制御部６２２は、手振れ補正モードが実行される場合において、前述の振れ検出センサ４９からの振れ検出信号に基づいて振れ方向及び振れ量を算出し、算出された方向及び振れ量に基づき振れ補正制御信号を生成してＣＭＯＳ駆動機構３０Ａに出力し、撮像センサ３０を手振れが打ち消される方向にシフト駆動させるものである。
【００９７】
電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３は、撮像センサ３０の垂直走査回路３７（図７参照）を介して、所定の状態情報に応じて所定のリセットタイミングを設定し、当該リセットタイミングにてリセット信号φＶｒを各画素ライン３２ａ〜３２ｃに順次供給し、撮像センサ３０に先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタ動作を行わせる。この電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３の詳細については、図１６に基づき後記で詳述する。
【００９８】
フラッシュ回路６３は、フラッシュ撮影モードにおいて、接続端子部１０６に接続されるフラッシュの発光量を、メイン制御部６２により設定された所定の発光量に制御するものである。
【００９９】
操作部６４は、前述のモード設定ダイアル１１、制御値設定ダイアル１２、シャッターボタン１３、設定ボタン群１５、十字キー１６、プッシュボタン１７、メインスイッチ１０５等を含み、操作情報をメイン制御部６２に入力するためのものである。
【０１００】
ＶＲＡＭ６５は、ＬＣＤ１４の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、メイン制御部６２とＬＣＤ１４との間のバッファメモリである。カードＩ／Ｆ６６は、メモリカード６７とメイン制御部６２との間で信号の送受信を可能とするためのインターフェイスである。メモリカード６７は、メイン制御部６２で生成された画像データを保存するものである。通信用Ｉ／Ｆ６８は、パーソナルコンピュータやその他外部機器に対する画像データ等の伝送を可能とするためのインターフェイスである。
【０１０１】
電源回路６９は、例えば定電圧回路等からなり、メイン制御部６２等の制御部、撮像センサ３０、その他の各種駆動部等、デジタルカメラ１全体を駆動させるための電圧（例えば５Ｖ）を生成する。なお、撮像センサ３０への通電制御は、メイン制御部６２から該電源回路６９へ与えられる制御信号により行われる。電池６９Ｂは、アルカリ乾電池等の一次電池や、ニッケル水素充電池等の二次電池からなり、デジタルカメラ１全体に電力を供給する電源である。
【０１０２】
フォーカス駆動制御部４１Ａは、メイン制御部６２のＡＦ／ＡＥ制御部６２１から与えられるＡＦ制御信号に基づき、フォーカスレンズ２１１を合焦位置に移動させるために必要な、ＡＦアクチュエータ４１１に対する駆動制御信号を生成するものである。
【０１０３】
シャッタ駆動アクチュエータ４３Ｍは、シャッターユニット４３（図４に示す先幕群４３１及び後幕群４３２）の開閉駆動を行うアクチュエータである。シャッタ駆動制御部４３Ａ（第２制御手段）は、メイン制御部６２から与えられる制御信号に基づき、前記シャッタ駆動アクチュエータ４３Ｍに対する駆動制御信号を生成するものである。なお、後幕群４３２を駆動させる制御信号は、撮像センサ３０における露光動作を終了させるための制御信号となる。
【０１０４】
ミラー駆動アクチュエータ４４Ｍは、前述のミラーボックス４４に備えられているクイックリターンミラー４４１を、水平姿勢若しくは傾斜姿勢に回動させるアクチュエータである。ミラー駆動制御部４４Ａは、撮影動作のタイミングに合わせて、ミラー駆動アクチュエータ４４Ｍを駆動させる駆動信号を生成するものである。
【０１０５】
（シャッタ動作についての説明）
本実施形態に係るデジタルカメラ１では、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを使用し、後幕としてメカニカルフォーカルプレーンシャッタを使用することで、ＣＭＯＳ型の撮像センサ３０の露光動作を開始・終了させることが可能とされている。このようなシャッタ動作を行う場合に、下記［１］、［２］に示す特有の問題が発生する。この点につき、先ず説明する。
【０１０６】
［１］高速ＳＳ時における露光ムラの問題
図９は、撮像センサ３０とシャッターユニット４３との配置関係を示す断面図である。一般に撮像センサ３０は、図９に示すように、ＣＭＯＳセンサチップ３０１が、収納凹部を有するホルダ３０２に収納され、ＣＭＯＳセンサチップ３０１の受光面３０１ａ側に所定の空隙３０１ｇを設けて、カバーガラス３０３でホルダ３０２の開口面が封止される構成を備えている。また、撮像センサ３０とシャッターユニット４３との間には、一般に被写体光の高周波成分を除去してモアレを防ぐための光学的ローパスフィルタ３０４が介在される。この光学的ローパスフィルタ３０４としては、例えば所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数特性を回折効果により実現する位相型ローパスフィルタ等が用いられる。かかる構成において、被写体光は、シャッターユニット４３の画枠４３Ｂ、光学的ローパスフィルタ３０４、カバーガラス３０３及び空隙３０１ｇを通過してＣＭＯＳセンサチップ３０１の受光面３０１ａに至るものである。
【０１０７】
このような構成において、シャッターユニット４３に備えられている幕体（先幕群４３１及び後幕群４３２）の幕速は、展開状態〜重ね状態において一定ではない。図１０は、先幕及び後幕の双方とも、メカニカルフォーカルプレーンシャッタを使用した場合における幕速特性を示すグラフである。図１０に示すように幕速は、画枠４３Ｂの移動始端側から終端側にかけて、最初は遅く、徐々に加速され、終端側において最も早くなる。しかも、この幕速特性は、デジタルカメラ１の姿勢、温度、湿度、或いはシャッターユニット４３の構成部品の経年劣化等によって変化する。
【０１０８】
ここで、シャッタスピードが遅い場合（低速ＳＳ時）、図１０において後幕（Ｌ）の特性で示すように、後幕は先幕よりも時間的にかなり遅れて動作が開始されるため、画枠４３Ｂが全開になる時間帯Ｔｚを含め露光時間Ｔｍ１は長くなり、先幕及び後幕の幕速特性の相違はさほど問題とはならない。これに対し、シャッタスピードが高速である場合（高速ＳＳ時）、図１０において後幕（Ｈ）の特性で示すように、先幕が開放動作を行っている途中で後幕の動作が開始され、いわゆるスリット露光が行われるようになる。かかるスリット露光におけるスリット幅は、始端側（幕体の動き始め）では比較的狭いスリット幅ｗ１であるが、幕体が加速する性質を有することから徐々に広くなり、中央では前記スリット幅ｗ１よりも広いスリット幅ｗ２となり、終端側ではさらに広いスリット幅ｗ３となってゆく。しかし、スリット幅がｗ１〜ｗ３と変化しても、その分幕速が加速されることから、撮像センサ３０の受光面３０１ａの全面が略同一の露光時間Ｔｍ２で露光される。
【０１０９】
このように先幕及び後幕の双方がメカニカルフォーカルプレーンシャッタである場合、両者の幕速特性は略同一であるため、互いの幕速特性を相殺する形となることから、高速ＳＳ時においても露光ムラは比較的生じにくい。しかし、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを使用する場合、幕速特性の相違により露光ムラが生じ易くなる。すなわち、電子フォーカルプレーンシャッタにおける幕速は、図８で説明したように、各画素ラインに順次リセット信号を与えるリセットタイミングに依存するが、このリセットタイミングに基づく先幕の幕速と、後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速とが同じ幕速特性でないと、受光面３０１ａの露光時間が部分的に異なるようになり、露光ムラが発生するようになる。かかる露光ムラは、低速ＳＳ時では許容誤差の範囲内であるが、高速ＳＳになると画質に与える影響が顕在化する。
【０１１０】
［２］高速ＳＳ時の光束ケラレの問題
図９に示す構成において、シャッターユニット４３が備える先幕群４３１及び後幕群４３２のみ、つまりメカニカルフォーカルプレーンシャッタのみで露出制御を行う場合、全露光時間Ｔｍは次の（１）式で表される。
Ｔｍ＝（Ｗ＋ｄｓ／Ａ）Ｖ ・・・（１）
但し、Ｗ：スリット幅
ｄｓ：受光面３０１ａからスリット走行面までの平均距離
Ａ：レンズのＦｎｏ．（焦点距離ｆ／レンズの有効口径Ｄ）
Ｖ：スリットの走行速度
【０１１１】
ここで、先幕群４３１及び後幕群４３２が用いられる場合、上記ｄｓは、図９に矢印ｘ１で示すように、先幕群４３１及び後幕群４３２の中間位置から受光面３０１ａまでの距離となる。一方、本実施形態のように先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを用い、後幕として後幕群４３２を用いる場合は、先幕の位置＝受光面３０１ａとなることから、上記ｄｓは図９に矢印ｘ２で示すように、受光面３０１ａから後幕群４３２までの距離の１／２程度となる。このように、本実施形態ではｄｓを小さくすることができるのであるが、光学的ローパスフィルタ３０４が介在されていることも相俟って、先幕の位置（受光面３０１ａ）と後幕の位置（シャッターユニット４３における後幕群４３２の配置位置）とが離間していることに起因して、高速ＳＳ時においてレンズのＦｎｏ．や射出瞳位置によって光束のケラレが発生する。
【０１１２】
図１１に示すように、いま、光軸ＡＸ上にレンズ群２１及び撮像センサ３０が配置され、射出瞳位置が図示の位置に設定されているものとする。この場合、図１２に示すように、Ｆｎｏ．が小さいとき（例えばＦ２）、射出瞳径は大きくなる。この場合、当該射出瞳の最外周上端に位置する一つの点Ｐ１から像面へ向けて射出される光束ｏｐ１１〜ｏｐ１３について見ると、受光面３０１ａの上端側へ向かう光束ｏｐ１１は光軸ＡＸに対する傾斜角は比較的緩いが、中央へ向かう光束ｏｐ１２〜下端側へ向かう光束ｏｐ１３では、光軸ＡＸに対する傾斜角が大きくなる。
【０１１３】
これに対し、図１３に示すように、Ｆｎｏ．が大きいとき（例えばＦ８）、射出瞳径は小さくなる。この場合、当該射出瞳の最外周上端に位置する一つの点Ｐ２から像面へ向けて射出される光束ｏｐ２１〜ｏｐ２３について見ると、射出瞳径が縮小されていることに伴い、受光面３０１ａの上端側〜下端側へ向かういずれの光束ｏｐ２１〜ｏｐ２３も、光軸ＡＸに対する傾斜角は比較的緩いものとなる。
【０１１４】
そして、Ｆｎｏ．が小さいとき（図１２）、図１４に示すように、先幕と後幕との光学的位置が離間していることに起因して、受光面３０１ａの端部において光束のケラレが発生する。図１４において、後幕群４３２（後幕）と受光面３０１ａにおける電子フォーカルプレーンシャッタによる先幕とで形成されるスリット幅を矢印ｗで示している。いま、後幕群４３２の幕体が符号Ｑ１で示す位置に存在し、露光スリットが受光面３０１ａの中央付近に差し掛かっている場合、点Ｐ１から受光面３０１ａの中央に向かう光束ｏｐ１２は幕体で遮光されることなく受光面３０１ａに至っている。しかしながら、後幕群４３２の幕体が符号Ｑ２で示す位置に存在し、露光スリットが受光面３０１ａの下端側付近に差し掛かると、点Ｐ１から受光面３０１ａの下端側に向かう光束ｏｐ１３が幕体で遮光されてしまい、受光面３０１ａに届かなくなる。このような光束のケラレにより、露光ムラが発生することになる。
【０１１５】
一方、Ｆｎｏ．が大きいとき（図１２）、図１５に示すように、上述のような光束のケラレは発生しにくくなる。すなわち、後幕群４３２の幕体が符号Ｑ２で示す位置に存在している場合でも、点Ｐ２から受光面３０１ａの下端側に向かう光束ｏｐ２３は、光軸ＡＸに対する傾斜角が比較的緩いことから、幕体で遮光されない。以上の通り、高速ＳＳ時（スリット露光時）において、Ｆｎｏ．の大小によって、光束ケラレによる露光ムラが発生することがある。言うまでもなく、光束ケラレが発生するか否かは、光学的ローパスフィルタ３０４の厚さ等の固定的な要因のほか、射出瞳位置の遠近にも依存する。
【０１１６】
上記［１］、［２］の問題点に鑑みて、本実施形態に係るデジタルカメラ１では、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３を設け、各画素ラインに対するリセットタイミングを制御することで、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、露光ムラが発生しないような幕速に制御している。図１６は、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３の機能構成を示す機能ブロック図である。この電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３は、通信部６２４、状態情報取得部６２５、ＲＯＭ６２６（記憶手段）及びリセットタイミング制御部６２７を備えて構成されている。
【０１１７】
通信部６２４は、撮影レンズ２（交換レンズ）のレンズ制御部２６（通信部２６２）から、撮影レンズ２の交換時において、その焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態等の状態情報データを取得する。また撮影時において、撮影者により又はＡＦ／ＡＥ制御により設定された焦点距離、絞り値等の状態情報データを取得する。これは、上記で説明した通り、光束ケラレが発生するか否かは、撮影光学系の焦点距離や射出瞳位置等に依存性があるため、露光ムラが発生しないリセットタイミングの設定には上記状態情報データの参照が必要となるからである。図１７に、撮影レンズ２の交換時、撮影時に交信される状態情報データの一例を示しておく。なお、周辺光量落ちデータは、図２２、図２３に基づいて後述する周辺光量落ち補正の際に専ら用いられるデータである。
【０１１８】
状態情報取得部６２５は、姿勢センサ４９１、温湿度センサ４９２及びフォトインタラプタ４９３から、それぞれデジタルカメラ１の姿勢に関する情報、内部温度及び湿度に関する情報、先幕群４３１の走行速度に関する情報を取得する。これは、後幕群４３２の幕速が、かかる要因に９ｌ変動するため、リセットタイミングの設定に際して補正要因として参照するためである。また、状態情報取得部６２５は、前記通信部６２４から撮影レンズ２に関する上記状態情報を取得する。
【０１１９】
ＲＯＭ６２６は、上記の各種状態情報に対応付けたリセットタイミングの設定値を記憶する。具体的には、焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態等の状態情報に関連付けられたリセットタイミングの設定値、若しくはリセットタイミングの変化パターンを記憶する。これに加え、デジタルカメラ１の姿勢角度、温度及び湿度、後幕の幕速の変化に関連付けられたリセットタイミングの補正係数をルックアップテーブルとして記憶するものである。
【０１２０】
リセットタイミング制御部６２７は、状態情報取得部６２５から各種状態情報データを取得すると共に、該状態情報データとＲＯＭ６２６に格納されているリセットタイミング設定値とを照合し、所定の演算を行うことで、撮像センサ３０の各画素ラインにリセット信号を与えるリセットタイミングを設定する。すなわち、リセットタイミング制御部６２７は、図８に基づいて先に説明したように、電子フォーカルプレーンシャッタ動作を撮像センサ３０に実行させるため、第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎに順次与えられるリセット信号φＶｒの、リセットタイミングを制御する。これにより、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を制御する。
【０１２１】
図１８は、かかるリセットタイミングの制御例を模式的に示すチャートである。ここでは、リセットパルス（リセット信号）の立ち上がり部の間隔で各画素ライン間のリセットタイミングが設定される例を示している。図１８（ａ）は、各画素ライン間のリセットタイミングが一定とされている例を示している。この場合、先幕の幕速はリセットパルスの立ち上がり間隔に依存した一定速度となる。このようなリセットタイミングは、例えば低速ＳＳ時等に適用される。
【０１２２】
図１８（ｂ）は、各画素ライン間のリセットタイミングが、画枠始端側に位置する画素ラインからから終端側に位置する画素ラインに向けて徐々に短くなるように設定された例を示している。この場合、先幕の幕速は、画枠始端側から終端側に向けて徐々に加速されるようになる。また、図１８（ｃ）は、リセットタイミングが、複数の画素ライン群間において、画枠始端側から終端側に向けて徐々に短くなるように設定された例を示している。この場合、先幕の幕速は、画枠始端側から終端側に向けて段階的に加速されるようになる。図１８（ｂ）、（ｃ）に示したようなリセットタイミングは、例えば高速ＳＳ時（スリット露光時）等に適用される。これにより、図１０に示したメカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速特性に、先幕の幕速特性を略合致させることができるようになる。因みに、図１８（ｂ）及び（ｃ）に示したリセットタイミングを比較すると、より正確な制御を目指す場合は図１８（ｂ）のリセットタイミングが有利であり、制御の簡素化を目指す場合は図１８（ｃ）のリセットタイミングが有利である。
【０１２３】
このように、例えばシャッタスピードに応じてリセットタイミングを変更することで、上記［１］項で述べた、高速ＳＳ時における先幕と後幕との幕速の相違に起因する露光ムラの問題が解消できるようになる。また、上記［２］項で述べた、光束ケラレの問題も、射出瞳位置、シャッタスピード、絞り値等の状態情報に基づき、例えばケラレが発生しないように終端側における先幕の幕速が後幕の幕速に比べて十分早くなるようなリセットタイミングを設定することで解消することができる。
【０１２４】
リセットタイミング制御部６２７は、少なくとも図１８（ａ）に示すような一定のリセットタイミングの状態から、図１８（ｂ）又は（ｃ）に示したような徐々にタイミングが短くなるリセットタイミングに二者択一的に変更できるものであれば良い。しかし、木目の細かいリセットタイミング制御が行えるよう、各画素ライン間のリセットタイミングを自在に変更（少なくとも所定の時間間隔とされた第１のリセットタイミングから、これとは異なる時間間隔とされた第２のリセットタイミングに変更）できるようにすることが望ましい。或いは、多数のリセットタイミング変化パターン（少なくとも所定の第１の変化パターンと、これとは異なる第２の変化パターン）を予め準備しておき、撮影状況等に応じて最適な変化パターンを選択することが望ましい。これにより、焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態等の状態情報に応じて最適なリセットタイミングが設定できるようになり、また、デジタルカメラ１の姿勢角度、温度及び湿度、後幕の幕速の変化に応じて、前記リセットタイミングを補正することが可能となり、より一層露光ムラの発生を抑止できるようになる。
【０１２５】
（デジタルカメラの動作の説明）
次に、本実施形態にかかるデジタルカメラ１による一連の撮像処理動作を、先に説明した図面を参照しながら説明する。図１９は、全体的な撮像処理動作を示すフローチャートである。メインスイッチ１０５（図２参照）が投入され、デジタルカメラ１の電源がＯＮとされると（ステップＳ１）、メイン制御部６２（電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３）の通信部６２４（図６、図１６参照）は、撮影レンズ２のレンズ制御部２６と交信し、装着されている撮影レンズ２のレンズ情報を取得する（ステップＳ２）。
【０１２６】
その後、メイン制御部６２により、撮影レンズ２の交換が為されたか否かが確認される（ステップＳ３）。もし、レンズ交換がなされた場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、ステップＳ２と同様に交信を行ってレンズ情報を取得すると共に、取得されたレンズ情報にデータ更新する処理が行われる（ステップＳ４）。レンズ交換がなされない場合は（ステップＳ３でＮＯ）、ステップＳ４はスキップされる。そして、ステップＳ２若しくはステップＳ４で取得されたレンズ情報に基づいて、焦点距離、絞り値等の設定が行われる（ステップＳ５）。ここでの設定は最終的なものではなく、撮影動作を行うに際してのデフォルト値的な設定であって、プログラム撮影が行われる場合は特に設定動作が行われない。
【０１２７】
続いてメイン制御部６２は、シャッターボタン１３の半押し操作（Ｓ１：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ６）、その半押し操作が行われていない場合には、該半押し操作が行われるまで待機する（ステッＳ６でＮＯ）。そして、シャッターボタン１３の半押し操作が行われると（ステップＳ６でＹＥＳ）、メイン制御部６２のＡＦ／ＡＥ制御部６２１により、被写体の輝度に基づいたＡＥ処理（シャッタスピード及び絞り値の決定）、位相差検出方式によるＡＦ処理（合焦位置の決定）が実行される（ステップＳ７）。この際、振れ補正制御部６２２による振れ補正制御も実行される。そして、シャッターボタン１３の全押し操作（Ｓ２：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ８）、シャッターボタン１３の全押し操作が行われていない場合には（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ７の処理に戻る。
【０１２８】
一方、シャッターボタン１３の全押し操作が行われると（ステップＳ８でＹＥＳ）、メイン制御部６２は、ＡＥ処理及びＡＦ処理後の焦点距離、絞り値、合焦距離にデータを更新し（ステップＳ９）、さらに、そのレンズ状態に従ったパラメータを設定し、ＡＥ、ＡＦを実行する（ステップＳ１０）。ここで、前記焦点距離、絞り値、合焦距離等は、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３の状態情報取得部６２５により、撮影時における状態情報データとして取得される。そして、リセットタイミング制御部６２７により、ＲＯＭ６２６に格納されている情報を参照しつつ、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を決定付けるリセットタイミングの設定がなされる（ステップＳ１１）。この際、姿勢センサ４９１、温湿度センサ４９２及びフォトインタラプタ４９３によるセンシング情報も参照され、前記リセットタイミングに所要の補正がなされる。
【０１２９】
しかる後、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタ、及び後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタ（後幕群４３２）が順次動作され、撮像センサ３０が露光される（シャッタ動作；ステップＳ１２）。そして、タイミング制御回路５１から与えられるタイミングパルスに従って画素信号が順次読み出され、ＡＦＥ５に出力されて前記画素信号がデジタル信号に変換され、画像処理部６１で前記デジタル信号に所定の画像処理が施された後、メモリカード６７にその画像信号を記録させるという、一連の画像記録動作が実行される（ステップＳ１３）。続いて、メイン制御部６２は、次の撮影指示が与えられるか否かを確認し（ステップＳ１４）、次の撮影が行われる場合は（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップＳ３〜Ｓ１３までの処理を繰り返し行わせる。一方、次の撮影が行われない場合は（ステップＳ１４でＮＯ）、所定時間経過後に電源をオートオフし（ステップＳ１５）、処理を終了させる。
【０１３０】
続いて、上記ステップＳ１１の、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３によるリセットタイミングの設定動作の一例（リセットタイミング設定１）について、図２０に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図２１は、リセットタイミング設定１によって設定される先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速変化パターン（＝リセットタイミング変化パターン）７１〜７４を、後幕の幕速変化パターン７０に対比付けて模式的に示す図である。図２１において、縦軸はシャッターユニット４３の画枠４３Ｂにおける位置を示し、上端が幕体の移動始端側、下端が移動終端側に相当する。また、横軸は時間を示し、この横軸に対する傾きが大きいほど、幕速が早い部分を示している。幕速変化パターン７０に付している時刻ｔｓは幕体が画枠内において移動を開始する時刻であり、時刻ｔｅは移動が完了する時刻である。
【０１３１】
処理が開始されると、先ず射出瞳位置が確認される（ステップＳ２１）。これは、先に図１２〜図１５で説明したように、射出瞳位置の遠近によって光束ケラレの発生状況が異なるからである。その後、ＡＥ制御、ＡＦ制御後の焦点距離、絞り値、合焦距離等から導かれるシャッタ速度が低速（低速ＳＳ）のカテゴリーであるか否かが判定される（ステップＳ２２）。
【０１３２】
低速ＳＳである場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、先幕と後幕との幕速を厳格に同期させる必要がないことから、先幕として「電子シャッタ１」、すなわち幕速が始端側から終端側にかけて一定である幕速変化パターン７１が選択される（ステップＳ２３）。メカニカルフォーカルプレーンシャッタである後幕は、図２１に示すように、前半部７０１が遅く、中間部（画枠中央部付近）７０２でだんだん早くなり、後半部７０３に至るに従い加速されるという幕速変化パターン７０を有している。なお、図２１では実際は前半部７０１と中間部７０２との間、中間部７０２と後半部７０３との間に折曲部が存在するように描いているが、これは先幕の幕速変化パターン７１〜７４との対比を容易とするためであり、実際は折曲部が存在しない加速曲線である。従って、「電子シャッタ１」が選択された場合、後幕の幕速変化パターン７０と先幕の幕速変化パターン７１とは同期しないこととなるが、低速ＳＳ時の長秒露光では露光ムラを生じるには至らない。
【０１３３】
一方、低速ＳＳでない場合（ステップＳ２２でＮＯ）、すなわち高速ＳＳでスリット露光が行われるような場合、先幕と後幕の幕速を同期させる必要が生じる。この場合、先ず絞り値（Ｆｎｏ．）が所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ２４）。これは、先幕位置と後幕位置とが光学的に離間していることに起因する光束ケラレの発生を、先のステップＳ２１で取得した射出瞳位置を参照して予測するためである。
【０１３４】
絞り値が所定値以上（例えばＦｎｏ．＝Ｆ８）である場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、図１５で説明したように光束ケラレが発生しないことから、後幕の幕速変化パターン７０に同期させることだけが考慮された「電子シャッタ２」が選択される（ステップＳ２５）。この「電子シャッタ２」の幕速変化パターン７２は、その前半部７２１、中間部７２２及び後半部７２３とも、幕速変化パターン７０の前半部７０１、中間部７０２及び後半部７０３と同一とされている。
【０１３５】
一方、絞り値が所定値以下である場合（ステップＳ２４でＮＯ）、図１４で説明したように光束ケラレが発生する可能性があり、スリット露光におけるスリット幅に応じて先幕の幕速を設定する必要があることから、スリット幅が所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ２６）。スリット幅が比較的広い場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、「電子シャッタ３」が選択される（ステップＳ２７）。この「電子シャッタ３」の幕速変化パターン７３は、後幕の幕速変化パターン７０よりも加速度が大きいものである。すなわち、前半部７３１の幕速は幕速変化パターン７０の前半部７０１の幕速と略同一であるが、中間部７３２及び後半部７３３の幕速は、中間部７０２及び後半部７０３よりも早く設定されている。これにより画枠終端側において、後幕の幕体で光束が遮光される前に先幕を走行させてしまうことができ、光束ケラレを抑止できる。なお、スリット幅が相当広いものである場合は、「電子シャッタ２」を採用するようにしても良い。
【０１３６】
また、スリット幅が比較的狭い場合（ステップＳ２６でＮＯ）、より顕著に光束ケラレが発生する可能性があることから、幕速変化パターン７０よりも一層加速度が大きい「電子シャッタ４」が選択される（ステップＳ２８）。この「電子シャッタ４」の幕速変化パターン７４は、前半部７４１の幕速は幕速変化パターン７０の前半部７０１の幕速と略同一であるが、中間部７４２及び後半部７４３の幕速は、中間部７０２及び後半部７０３よりも一層早く、しかも加速タイミングも早く設定されている。これにより、スリット幅が狭い場合であっても、確実に光束ケラレを抑止できるようになる。
【０１３７】
以上説明した電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３の機能を利用して、レンズ群２１の周辺光量落ちを是正することもできる。図２２は、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３を周辺光量落ち対策として用いる場合（リセットタイミング設定２）の動作を示すフローチャートである。また図２３は、図２１と同様に、リセットタイミング設定２によって設定される先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速変化パターン７５〜７７を、後幕の幕速変化パターン７０に対比付けて模式的に示す図である。
【０１３８】
処理が開始されると、先ず撮影レンズのレンズ状態（装着されている撮影レンズ２の周辺光量落ちデータ等）が確認される（ステップＳ３１）。これは、レンズによって周辺光量落ちの度合いが異なるからである。そして、確認されたレンズ状態においてＦｎｏ．が「小」のカテゴリー（Ｆ２程度）に属するか否かが判定され（ステップＳ３２）、「小」のカテゴリーである場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、被写体像は明るいものの、画像中央部と周辺部とで光量差（周辺部が比較的暗い）が生じ易くなる。従って、この場合は周辺光量レベル「低」と判定され（ステップＳ３３）、「電子シャッタ５」が選択される（ステップＳ３４）。
【０１３９】
この「電子シャッタ５」の幕速変化パターン７５は、その前半部７５１の幕速が、幕速変化パターン７０の前半部７０１の幕速よりも遅いものとされている。ここでの「遅い」とは、後幕の移動開始時刻ｔｓを基準とした場合に、先幕と後幕とを同期移動させる場合に比べて早い時刻から先幕の移動を開始させるという意味である。これにより、画枠始端側における撮像センサ３０の露光時間を長く確保することができ、当該部分の光量落ちを補正することができる。そして、幕速変化パターン７５の中間部７５２の幕速は、中間部７０２と略同速されているが、後半部７５３の幕速は後半部７０３よりも早いものとされている。これも、画枠終端側における撮像センサ３０の露光時間を長く確保するためである。以上のように、かかる幕速変化パターン７５を採用することで、撮像センサ３０の周辺部に対する露光時間を長く確保でき、周辺光量落ちを抑止することができる。
【０１４０】
一方、Ｆｎｏ．が「小」のカテゴリーに属さない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、続いてＦｎｏ．が「中」のカテゴリー（Ｆ５程度）に属するか否かが判定される（ステップＳ３５）。「中」のカテゴリーである場合（ステップＳ３５でＹＥＳ）、若干の周辺光量落ちが生じ得ることから、この場合は周辺光量レベル「中」と判定され（ステップＳ３６）、「電子シャッタ６」が選択される（ステップＳ３７）。
【０１４１】
この「電子シャッタ６」の幕速変化パターン７６も、その前半部７６１の幕速が、幕速変化パターン７０の前半部７０１の幕速よりも遅いものとされている。但し、幕速変化パターン７５の前半部７５１と比較すると、これよりは早い幕速とされている。これは、周辺光量落ちの程度が、周辺光量レベル「中」のときは比較的少ないからである。そして、幕速変化パターン７６の中間部７６２の幕速は、中間部７０２と略同速されているが、後半部７６３の幕速は後半部７０３よりも早いものとされている。但し、この後半部７６３の幕速は、幕速変化パターン７５の後半部７５３よりは遅く設定されている。
【０１４２】
これに対し、Ｆｎｏ．が「中」のカテゴリーに属さない場合（ステップＳ３５でＮＯ）、周辺光量落ちは殆ど生じないことから、周辺光量レベル「高」と判定され（ステップＳ３８）、「電子シャッタ７」が選択される（ステップＳ３９）。この「電子シャッタ７」の幕速変化パターン７７は、その前半部７７１、中間部７７２及び後半部７７３とも、幕速変化パターン７０の前半部７０１、中間部７０２及び後半部７０３と同一とされている。これは、事実上周辺光量落ちを考慮しなくとも良いからである。
【０１４３】
以上、本発明の実施態様につき説明したが、かかる実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種構成の追加、変更を伴うことが可能である。例えば、次のような変形実施態様を取ることができる。
【０１４４】
（１）上記実施形態では、図５において、一つの垂直走査回路３７と一つの水平走査回路３８が備えられたＣＭＯＳ型の撮像センサ３０を例示したが、垂直走査回路３７及び水平走査回路３８を複数備える分割フィールド読み出し方式のＣＭＯＳセンサを用いるようにしても良い。この場合、例えば幕体の移動方向に沿ったフィールド分割ラインを有しているときは、同じライン上に並ぶ分割フィールドの各画素ラインに対して、同期したリセットタイミングで各々リセット信号を与えるようにすれば良い。
【０１４５】
（２）後幕の先幕に対するシンクロタイミングの取り方は任意であるが、例えばシャッタ駆動制御部４３Ａにおいて、メイン制御部６２を介してタイミング制御回路５１で生成されたリセット信号に関する情報（例えばパルスカウント数）を取得して、かかる情報に基づき後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタの駆動開始タイミングを設定することができる。
【０１４６】
（３）上記実施形態では、本発明の撮像装置の例としてデジタルカメラ１を例示して説明したが、ＣＭＯＳ撮像センサを用いたデジタルビデオカメラ、撮像部を備えたセンシング装置等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明に係る撮像ユニットが組み込まれたデジタルカメラ（撮像装置）の正面外観図である。
【図２】図１に示すデジタルカメラの背面図である。
【図３】デジタルカメラの内部構造を示す断面図である。
【図４】シャッターユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図５】シャッターユニットに対するフォトインタラプタ（速度検出センサ）の配置状況の一例を示す平面図である。
【図６】カメラ本体に撮影レンズが装着された状態でのデジタルカメラ全体の電気的な構成を示すブロック図である。
【図７】撮像センサの回路構成を概略的に示す回路ブロック図である。
【図８】電子フォーカルプレーンシャッタ動作を説明するための模式図である。
【図９】撮像センサとシャッターユニットとの配置関係を示す断面図である。
【図１０】先幕及び後幕の双方とも、メカニカルフォーカルプレーンシャッタを使用した場合における幕速特性を示すグラフである。
【図１１】射出瞳位置と撮像センサ及びシャッターユニットとの関係を示す断面図である。
【図１２】撮像センサへの光束の入射状況を示す断面図である。
【図１３】撮像センサへの光束の入射状況を示す断面図である。
【図１４】撮像センサへの光束の入射状況を示す断面図である。
【図１５】撮像センサへの光束の入射状況を示す断面図である。
【図１６】電子フォーカルプレーンシャッタ制御部の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図１７】撮影レンズの交換時、撮影時に交信される状態情報データの一例を示す表形式の図である。
【図１８】リセットタイミングの制御例を模式的に示すチャートである。
【図１９】全体的な撮像処理動作を示すフローチャートである。
【図２０】リセットタイミングの設定動作の一例を示すフローチャートである。
【図２１】図２０のリセットタイミング設定動作による先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速変化パターンを、後幕の幕速変化パターンに対比付けて模式的に示す図である。
【図２２】リセットタイミングの設定動作の一例（周辺光量落ち対策）を示すフローチャートである。
【図２３】図２２のリセットタイミング設定動作による先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速変化パターンを、後幕の幕速変化パターンに対比付けて模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１ デジタルカメラ（撮像ユニット、撮像装置）
２ 撮影レンズ（交換可能な撮影レンズ）
２６ レンズ制御部
２６１ メモリ部
３０ 撮像センサ（撮像素子）
３１（３１ａ−１〜３１ｄ−３） 画素
３２（３２ａ〜３２ｃ） 画素ライン
４３ シャッターユニット（メカニカルフォーカルプレーンシャッタ）
４３Ａ シャッタ駆動制御部（第２制御手段）
４３Ｂ 画枠
４３１ 先幕群（幕体）
４３２ 後幕群（幕体）
４９１ 姿勢センサ
４９２ 温湿度センサ
４９３ フォトインタラプタ（速度検出センサ）
５ ＡＦＥ
５１ タイミング制御回路
６１ 画像処理部
６２ メイン制御部
６２３ 電子フォーカルプレーンシャッタ制御部（第１制御手段）
６２４ 通信部
６２５ 状態情報取得部
６２６ ＲＯＭ（記憶手段）
６２７ リセットタイミング制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳ型の撮像素子が搭載された撮像ユニット及び撮像装置に関し、特に先幕を電子フォーカルプレーンシャッタで行い、後幕をメカニカルフォーカルプレーンシャッタで行うようにした撮像ユニット及び撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を利用した撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を利用した撮像素子と比較して、画素信号の読出し動作の高速化、省電力化及び高集積化が可能であり、撮像装置に対するサイズや性能等の点での要求に合致することから、撮像装置に搭載する撮像素子として注目されている。また、水平信号線及び垂直信号線を介し、任意の画素を指定して電荷を読み出すいわゆるランダムスキャンが可能であるという特質も有している。
【０００３】
このようなＣＭＯＳ型の撮像素子を搭載した撮像装置において、特許文献１には、シャッタ動作の先幕を電子フォーカルプレーンシャッタで行い、後幕をメカニカルフォーカルプレーンシャッタで行うようにすることが開示されている。すなわち、撮像素子が備える各画素にリセット動作を行わせるリセット信号を、画素ライン単位で順次与えて当該撮像素子に露光動作を開始させ（先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタ）、設定された露光時間の経過後に幕体を走行させる機械的な遮光を行い当該撮像素子の露光動作を終了させる（後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタ）ようにした撮像装置が開示されている。ここで、前記先幕において、前記リセット信号を各画素ラインに順次供給するリセットタイミングは、各画素ライン間で一定とされていた。つまり、シャッタ速度等に応じて設定された一定のリセットタイミングで、幕体の移動方向の始端側から順に、各画素ラインにリセット信号が供給されていた。
【特許文献１】特開２０００−１５２０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、メカニカルフォーカルプレーンシャッタは、幕体の移動速度が一定ではなく、移動始端では比較的幕速が遅く、移動終端になるほど加速されて比較的幕速が早くなるという特性を有している。また、温湿度の変化や姿勢差等によっても、幕速が変化する場合がある。このため、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタにより、幕体の移動方向の始端側から順に一定のリセットタイミング（一定の幕速）で各画素ラインにリセット信号を供給し、画素ライン毎に露光を開始させた場合、一定な幕速の先幕と、幕速が変化する後幕との間で幕速のずれが発生するようになる。従来、このような幕速のずれに起因して、特にスリット露光となる高速ＳＳ（シャッタスピード）時において、安定的な露光が得られないという問題があった。さらに、先幕の位置と後幕の位置とが離間することとなるので、かかる光学的な位置ずれに起因して射出瞳位置やＦｎｏ．によっては光束のケラレが発生し、露光ムラが生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、先幕を電子フォーカルプレーンシャッタで行い、後幕をメカニカルフォーカルプレーンシャッタで行う場合において、安定的な露光を行うことができる撮像ユニット及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る撮像ユニットは、マトリクス状に配列された複数の画素を有するＣＭＯＳ型の撮像素子と、前記撮像素子の所定の画素ラインと略直交する方向に移動する幕体を備え、前記撮像素子に導かれる光の遮断動作を行うメカニカルフォーカルプレーンシャッタと、前記撮像素子の各画素にリセット動作を行わせるリセット信号を与える制御を行う第１制御手段と、前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕体の移動動作を制御する第２制御手段とを備え、前記第１制御手段は、前記撮像素子における露光動作を開始させるべく各画素に前記リセット信号を与えるものであり、前記第２制御手段は、前記撮像素子における露光動作を終了させるべく前記幕体を移動させる制御を行うものであって、前記第１制御手段は、前記画素ライン単位で前記リセット信号を各画素に与えることが可能とされていると共に、前記リセット信号を各画素ラインに順次供給するリセットタイミングを、所定の画素ライン間で変化させることが可能とされていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第１制御手段により、所定の画素ライン単位でリセット信号が各画素に与えられることにより撮像素子の露光動作が開始される（先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタ）。また、第２制御手段により、幕体が移動されることにより撮像素子の露光動作が終了される（後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタ）。そして、第１制御手段は、一定のリセットタイミングでリセット信号を各画素ラインに順次供給するのではなく、リセットタイミングを所定の画素ライン間で変化させることが可能とされている。これにより、後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速特性に合わせて、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を適正に変化させることができるようになる。
【０００８】
上記構成において、前記第１制御手段は、前記幕体の前記移動方向の始端側に位置する画素ラインから順次前記移動方向の終端側に位置する画素ラインに向けて、それぞれの画素ラインが備える各画素にリセット動作を行わせるものであって、１つの画素ライン間又は複数の画素ライン群間の前記リセットタイミングが、徐々に短くなるよう変化させることが望ましい（請求項２）。
【０００９】
上述したように、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速は、移動始端では比較的遅く、移動終端になるほど加速されるという特性がある。従って、この構成のようにリセットタイミングが幕体の移動方向終端側に向けて徐々に短くなるよう変化させることで、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速も終端側に向けて加速できるようになる。これにより、先幕の幕速と後幕の幕速との間のずれが可及的に解消できるようになる。
【００１０】
上記いずれかの構成において、前記第１制御手段は、所定の画素ライン間のリセットタイミングについて、少なくとも所定の時間間隔とされた第１のリセットタイミングから、この第１のリセットタイミングとは異なる時間間隔とされた第２のリセットタイミングに変更することが可能とされていることが望ましい（請求項３）。この構成によれば、所定の画素ライン間のリセットタイミングが固定的なものではなく、可変的なものとされる。これにより、様々な状況に合わせて、所定の画素ライン間のリセットタイミングを適正な時間間隔に設定できるようになる。
【００１１】
また、前記第１制御手段は、前記幕体の前記移動方向の始端側に位置する画素ラインから前記移動方向の終端側に位置する画素ラインに向けての前記リセットタイミングの変化パターンを、所定の第１の変化パターンから、これとは異なる第２の変化パターンに変更することが可能とされていることが望ましい（請求項４）。この構成によれば、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速が、状況に応じて所定の変化パターンで変化するように、所定の画素ライン間のリセットタイミングを設定できるようになる。
【００１２】
この場合、前記第１制御手段は、設定されたシャッタ速度に応じて前記リセットタイミングを変更させることができる（請求項５）。この構成によれば、設定されたシャッタ速度に応じてリセットタイミングの変化度合いを選定することが可能となり、例えばスリット露光となる高速ＳＳ時において、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を特に加速するといった運用を行うことができる。
【００１３】
上記いずれかの構成において、被写体光を前記撮像素子に導く撮像光学系を形成する撮影レンズを有し、前記第１制御手段は、前記撮影レンズの撮影時における状態情報を取得し、該状態情報に基づいて前記リセットタイミングを変更させることができる（請求項６）。この構成によれば、撮影レンズの撮影時における状態情報に応じて、幕速のずれが生じず、また光束ケラレが発生しないようなリセットタイミング（先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速）を設定することが可能となる。
【００１４】
この場合、前記撮影レンズが交換可能な撮影レンズであり、該撮影レンズが備えるメモリ部に所定の状態情報が記憶されている場合において、前記第１制御手段は、前記撮影レンズのメモリ部から前記状態情報を読み出すことで、前記リセットタイミングを変更させるための状態情報を取得する構成とすることが望ましい（請求項７）。この構成によれば、例えば一眼レフレックスタイプの撮像装置等において、撮影レンズから取得された状態情報に適したリセットタイミングを設定することが可能となる。
【００１５】
前記状態情報は、焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態から選ばれる１又は複数の情報を含む状態情報であることが望ましい（請求項８）。この構成によれば、リセットタイミングの設定に必要な情報（シャッタスピード、Ｆｎｏ．、レンズの周辺光量落ち情報等）を的確に取得できる。
【００１６】
また、前記状態情報に対応付けてリセットタイミングの設定値を記憶する記憶手段を備え、前記第１制御手段は、取得された状態情報に応じた前記リセットタイミングの設定値を前記記憶手段から読み出して、前記リセットタイミングを変更させるようにすることが望ましい（請求項９）。この構成によれば、状態情報に応じてリセットタイミングの設定値が記憶手段から読み出されるので、リセットタイミングの設定演算を高速化することが可能なる。
【００１７】
上記いずれかの構成において、前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタの動作状態に関連する所定のパラメータを検知する検知手段を備え、前記第１制御手段は、前記検知手段により検知された検知情報に基づいて、前記リセットタイミングを変更させる構成とすることができる（請求項１０）。この構成によれば、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの動作状態に合わせて、リセットタイミングを変更させることが可能となる。例えば、幕速の経年変化、温湿度に起因する変化、撮像ユニットの姿勢に起因する変化等に応じて、適宜なリセットタイミングを設定（補正）することができるようになる。
【００１８】
この場合、前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタが、先幕と後幕とを有し、少なくとも前記後幕が備える幕体の移動動作が前記第２制御手段により制御されるよう構成されている場合において、これら先幕及び後幕が備える幕体の走行速度を検出する速度検出センサを具備する構成とすることができる（請求項１１）。通常、先幕と後幕とを有するメカニカルフォーカルプレーンシャッタの場合、その先幕及び後幕の移動態様は略同じである。このため、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの先幕が備える幕体の走行速度を検出することで、後幕が備える幕体の走行速度を知見することができる。先幕として電子フォーカルプレーンシャッタが機能している場合において、露光動作の開始・終了に関与しないメカニカルフォーカルプレーンシャッタの先幕の幕速を検出することで、必要な状態情報を露光動作に関与しない段階で取得できるようになる。
【００１９】
上記いずれかの構成において、前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタが、前記第２制御手段により制御される幕体のみで構成されていることが望ましい（請求項１２）。メカニカルフォーカルプレーンシャッタは、機械的な駆動動作を伴うことから電力を多く消費する。この構成によれば、後幕に相当する幕体のみでメカニカルフォーカルプレーンシャッタが構成されるので、電力消費量を抑制できるようになる。
【００２０】
本発明の請求項１３に係る撮像装置は、請求項１〜１２のいずれかに記載の撮像ユニットと、該撮像ユニットの駆動制御を行う駆動制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明によれば、後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速変化に合わせて、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を適正に変化させることが可能となり、例えばスリット露光となる高速ＳＳ時においても、先幕の幕速と後幕の幕速とのずれに起因する露光ムラを抑止できるようになる。さらに、レンズのＦｎｏ．や射出瞳位置に拘わらず、先幕と後幕との光学的な位置ずれに起因より生じる光束ケラレ等も抑止できるようになり、撮像素子を安定的に露光させることができる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速の加速特性に合わせて、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速が設定されるので、露光ムラの発生を抑止することができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、画素ライン間のリセットタイミングが可変的なものとされるので、様々な状況に合わせて、的確に露光動作を行わせることができる。
【００２４】
請求項４に係る発明によれば、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、状況に応じて所定の変化パターンで変化させ得るので、各々の状況にマッチさせて的確に露光動作を行わせることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明によれば、設定されたシャッタ速度に応じてリセットタイミングを変更するようにしたので、先幕と後幕との間における幕速のずれ度合いを予測して、露光ムラが生じないよう、的確にリセットタイミングを設定することができる。
【００２６】
請求項６に係る発明によれば、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、撮影レンズの撮影時における状態情報に応じて適正に設定できるようになる。
【００２７】
請求項７に係る発明によれば、一眼レフレックスタイプの撮像装置等において、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、交換撮影レンズから取得された状態情報に応じて適正に設定できるようになる。
【００２８】
請求項８に係る発明によれば、リセットタイミングの設定に必要な情報を的確に取得できるので、正確な露光状態を得ることができる。
【００２９】
請求項９に係る発明によれば、リセットタイミングの設定演算を高速化することができるので、撮影タイムラグの発生を可及的に抑止できるようになる。
【００３０】
請求項１０に係る発明によれば、例えば、幕速の経年変化、温湿度に起因する変化、撮像ユニットの姿勢に起因する変化等に応じて、適宜なリセットタイミングを設定することができることから、長期間に亘り常に安定的に露光動作を行わせることができる。
【００３１】
請求項１１に係る発明によれば、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの先幕及び悪幕を活用した露光動作も行えると共に、メカニカルフォーカルプレーンシャッタの先幕を利用して後幕の移動状態を知見できる。従って、露光開始態様を多様化できると共に、電子フォーカルプレーンシャッタの機能時においては、露光動作に影響を与えることなく、幕体の走行速度情報を取得できるようになる。
【００３２】
請求項１２に係る発明によれば、後幕に相当する幕体のみでメカニカルフォーカルプレーンシャッタが構成されるので電力消費量を抑制でき、これにより電池等の消耗を抑制できるようになる。
【００３３】
請求項１３に係る発明によれば、先幕を電子フォーカルプレーンシャッタで行い、後幕をメカニカルフォーカルプレーンシャッタで行う場合において、画素ライン間のリセットタイミングを変化させることで先幕の幕速を適正に設定できる撮像装置を提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（カメラ構造の説明）
図１、図２は、本発明に係る撮像ユニットが組み込まれたデジタルカメラ１（撮像装置）の外観構造を示す図であり、図１は、デジタルカメラ１の正面外観図、図２は、デジタルカメラ１の背面外観図をそれぞれ示している。また図３は、デジタルカメラ１の内部構造を示す断面図である。図１に示すように、このデジタルカメラ１は、カメラ本体１０と、このカメラ本体１０の正面略中央に着脱可能（交換可能）に装着される撮影レンズ２（交換レンズ）とを備えた一眼レフレックス型デジタルスチルカメラである。
【００３５】
図１において、カメラ本体１０の正面側には、正面略中央に撮影レンズ２が装着されるマウント部１０１と、マウント部１０１の右横に配置されたレンズ交換ボタン１０２と、正面左端部（Ｘ方向左側）において突設され、ユーザが片手（又は両手）により確実に把持（保持）可能とするためのグリップ部１０３と、マウント部１０１の左横に配置されたＡＦ補助光発光部１０４と、正面左上部（Ｙ方向左上側）に配置されたモード設定ダイアル１１と、正面右上部に配置された制御値設定ダイアル１２と、グリップ部１０３の上面に配置されたシャッターボタン１３とが備えられている。
【００３６】
また、図２において、カメラ本体１０の背面側には、背面左側に配置されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１４と、ＬＣＤ１４の下方に配置された設定ボタン群１５と、ＬＣＤ１４の側方に配置された十字キー１６と、十字キー１６の中央に配置されたプッシュボタン１７と、ＬＣＤ１４の上方に配設された光学ファインダー１８と、光学ファインダー１８の側方に配設されたメインスイッチ１０５と、光学ファインダー１８の上方に配設された接続端子部１０６とが備えられている。
【００３７】
モード設定ダイアル１１及び制御値設定ダイアル１２は、カメラ本体１０の上面と略平行な面内で回転可能な略円盤状の部材からなる。モード設定ダイアル１１は、自動露出（ＡＥ）制御モードや自動焦点（ＡＦ；オートフォーカス）制御モード、或いは１枚の静止画を撮影する静止画撮影モードや連続撮影を行う連続撮影モード等の各種撮影モード、記録済みの画像を再生する再生モード等、デジタルカメラ１に搭載されたモードや機能を択一的に選択するためのものである。制御値設定ダイアル１２は、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する制御値を設定するためのものである。
【００３８】
シャッターボタン１３は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。静止画撮影モードにおいてシャッターボタン１３が半押し（Ｓ１）されると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作）が実行され、シャッターボタン１３が全押し（Ｓ２）されると、撮影動作（撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作）が実行される。なお、シャッターボタン１３の半押し操作は、図略のスイッチＳ１がオンされることにより検出され、シャッターボタン１３の全押し操作は、図略のスイッチＳ２がオンされることにより検出される。
【００３９】
ＬＣＤ１４は、カラー液晶パネルを備えてなり、撮像センサ３０（図３参照）により撮像された画像の表示や記録済みの画像の再生表示等を行うとともに、デジタルカメラ１に搭載される機能やモードの設定画面を表示するものである。なお、ＬＣＤ１４に代えて、有機ＥＬやプラズマ表示装置を用いるようにしてもよい。
【００４０】
設定ボタン群１５は、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する操作を行うボタンである。この設定ボタン群１５には、例えばＬＣＤ１４に表示されるメニュー画面で選択された内容を確定するための選択確定スイッチ、選択取り消しスイッチ、メニュー画面の内容を切り替えるメニュー表示スイッチ、表示オン／オフスイッチ、表示拡大スイッチ、手振れ補正スイッチなどが含まれる。
【００４１】
十字キー１６は、円周方向に一定間隔で配置された複数の押圧部（図中の三角印の部分）を備える環状の部材を有し、各押圧部に対応して備えられた図略の接点（スイッチ）により押圧部の押圧操作が検出されるように構成されている。また、プッシュボタン１７は、十字キー１６の中央に配置されている。十字キー１６及びプッシュボタン１７は、撮影倍率の変更（ズームレンズのワイド方向やテレ方向への移動）、ＬＣＤ１４に再生する記録画像のコマ送り、及び撮影条件（絞り値、シャッタスピード、フラッシュ発光の有無等）の設定等の指示を入力するためのものである。
【００４２】
光学ファインダー１８は、被写体が撮影される範囲を光学的に表示するものである。すなわち、光学ファインダー１８には、撮影レンズ２からの被写体像が導かれており、ユーザ（撮影者）は、この光学ファインダー１８を覗くことにより、実際に撮像センサ３０にて撮影される被写体像を視認することができる。
【００４３】
マウント部１０１は、撮影レンズ２が装着される部位であり、その近傍には、装着された撮影レンズ２との電気的接続を行うための複数個の電気的接点（図示省略）や、機械的接続を行うための後述するカプラ４１４（図３参照）等が設けられている。レンズ交換ボタン１０２は、マウント部１０１に装着された撮影レンズ２を取り外す際に押下されるボタンである。
【００４４】
グリップ部１０３は、ユーザが撮影時に当該デジタルカメラ１を把持する部分であり、フィッティング性を高めるために指形状に合わせた表面凹凸が設けられている。なお、グリップ部１０３の内部には電池収納室とカード収納室とが設けられている。電池収納室にはカメラの電源として電池６９Ｂ（図６参照）が収納されており、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するための記録媒体、例えばメモリカード６７が着脱可能に収納されるようになっている。なお、グリップ部１０３に、ユーザが該グリップ部１０３を把持したか否かを検出するためのグリップセンサを設けるようにしても良い。
【００４５】
ＡＦ補助光発光部１０４は、ＬＥＤ等の発光素子を備えてなり、被写体の輝度やコントラストが小さい場合であって焦点調節動作を行う際に、補助光を出力するものである。
【００４６】
メインスイッチ１０５は、左右にスライドする２接点のスライドスイッチからなり、左にセットするとデジタルカメラ１の電源がオンされ、右にセットすると電源がオフされる。接続端子部１０６は、図略のフラッシュ等の外部装置を当該デジタルカメラ１と接続するための端子である。
【００４７】
このデジタルカメラ１には、図１に点線で示すように、カメラ本体１０の適所に振れ検出センサ４９が搭載されている。この振れ検出センサ４９は、手振れなどによりカメラ本体１０に与えられる振れを検出するもので、図１の水平方向をＸ軸、該Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸とする２次元座標系を想定するものとすると、Ｘ軸方向のカメラ振れを検出するＸセンサ４９ａと、Ｙ軸方向のカメラ振れを検出するＹセンサ４９ｂとを有している。Ｘセンサ４９ａ及びＹセンサ４９ｂは、例えば圧電素子を用いたジャイロから構成され、各方向のぶれの角速度を検出するものである。
【００４８】
撮影レンズ２は、被写体からの光（光像）を取り込むレンズ窓として機能するとともに、当該被写体光をカメラ本体１０の内部に配置されている後述の撮像センサ３０や光学ファインダー１８へ導くための撮像光学系を構成するものである。この撮影レンズ２は、上述のレンズ交換ボタン１０２を押圧操作することで、カメラ本体１０から取り外すことが可能（交換可能な撮影レンズ）とされている。
【００４９】
撮影レンズ２は、光軸Ｌに沿って直列的に配置された複数のレンズからなるレンズ群２１を備えてなる（図３参照）。このレンズ群２１には、焦点の調節を行うためのフォーカスレンズ２１１（図６参照）、変倍を行うためのズームレンズ２１２（図６参照）が含まれており、それぞれ光軸Ｌ方向に駆動されることで、変倍や焦点調節が行われる。また、撮影レンズ２には、その鏡胴２２の外周適所に該鏡胴の外周面に沿って回転可能な操作環が備えられており、ズームレンズ２１２は、マニュアル操作或いはオート操作により、前記操作環の回転方向及び回転量に応じて光軸方向に移動し、その移動先の位置に応じたズーム倍率（撮影倍率）に設定されるようになっている。
【００５０】
続いて、カメラ本体１０の内部構造について、図３を参照して説明する。図３に示すように、カメラ本体１０の内部には、撮像センサ３０、ＡＦ駆動ユニット４１、位相差ＡＦモジュール４２、シャッターユニット４３、ミラーボックス４４、光学ファインダー１８、前述した振れ検出センサ４９、姿勢センサ４９１、温湿度センサ４９２、フォトインタラプタ４９３及びメイン制御部６２などが備えられている。
【００５１】
撮像センサ３０（撮像素子）は、カメラ本体１０の背面側の領域において該背面に略平行に配設されている。撮像センサ３０としては、例えばフォトダイオードを有して構成される複数の画素がマトリクス状に２次元配列され、各画素の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＭＯＳカラーエリアセンサ（ＣＭＯＳ型の撮像素子）が用いられる。撮像センサ３０は、レンズ群２１により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。
【００５２】
ＡＦ駆動ユニット４１は、ＡＦアクチュエータ４１１と、出力軸４１２と、エンコーダ４１３とを備えてなる。ＡＦアクチュエータ４１１は、ＡＦ動作のための駆動力を発生するもので、ＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ等のモータと、このモータの回転数を減速するための図略の減速系を含むものである。出力軸４１２は、ＡＦアクチュエータ４１１から出力される駆動力を撮影レンズ２内のレンズ駆動機構２４に伝達するものである。エンコーダ４１３は、ＡＦアクチュエータ４１１の出力軸４１２に伝達された駆動量（回転量）を検出するもので、検出された回転量は、撮影レンズ２内のレンズ群２１の位置算出に用いられる。なお、前記出力軸４１２とレンズ駆動機構２４とは、両者の機械的接続を行うためのカプラ４１４を介して接続されている。
【００５３】
位相差ＡＦモジュール４２は、ミラーボックス４４の底部に配設されており、周知の位相差検出方式により合焦位置を検出するものである。
【００５４】
シャッターユニット４３は、撮像センサ３０の所定の画素ラインと略直交する方向に移動する幕体を備え、撮像センサ３０に導かれる光の遮断動作を行うメカニカルフォーカルプレーンシャッタからなり、ミラーボックス４４の背面と撮像センサ３０との間に配設されている。図４は、かかるシャッターユニット４３の構成を示す分解斜視図である。このシャッターユニット４３は、一対のシャッタ基板４３０Ａ、４３０Ｂの間に、先幕群４３１、後幕群４３２、遮光板４３３及び中間板４３４を備えて構成されている。
【００５５】
先幕群４３１は、４枚の分割幕体４３１１〜４３１４（幕体）により構成され、これら分割幕体４３１１〜４３１４が２枚の先幕アーム４３１５、４３１６により連結されてなる。これら先幕アーム４３１５、４３１６が、所定の駆動軸を備える駆動装置（図６に示すシャッタ駆動アクチュエータ４３Ｍ）で駆動されることで、分割幕体４３１１〜４３１４が展開状態（「シャッタ開」状態）及び重ね状態「シャッタ閉」状態）に動作される。後幕群４３２も同様であり、４枚の分割幕体４３２１〜４３２４が２枚の後幕アーム４３２５、４３２６により連結されてなる。なお、遮光板４３３及び中間板４３４には、被写体光を通過させる所定の開口部が形成されている。また、シャッタ基板４３０Ａ、４３０Ｂには、前記駆動装置の駆動軸が挿入される円弧溝４３５Ａ、４３６Ａ及び４３５Ｂ、４３６Ｂが設けられている。
【００５６】
本実施形態に係るデジタルカメラ１では、撮像センサ３０の各画素に所定のタイミングでリセット信号を与えることで当該撮像センサ３０の露光動作を開始させる電子フォーカルプレーンシャッタが、露光動作における先幕として用いられ、メカニカルフォーカルプレーンシャッタからなるシャッターユニット４３が後幕として主に用いられる。従って、前記先幕群４３１は、専ら露光開始時点よりも早い段階で「シャッタ開」状態とされる。勿論、長秒露光時等に、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを用いず、この先幕群４３１を用いるようにしても良い。また、後幕群４３２の動作状態を知見するために、先幕群４３１の分割幕体４３１１〜４３１４の走行速度（幕速）を測定することが望ましい。この点については、後記で説明する。
【００５７】
なお、本実施形態では先幕として電子フォーカルプレーンシャッタが用いられることから、前記先幕群４３１が省かれたシャッターユニット４３を用いるようにしても良い。メカニカルフォーカルプレーンシャッタは重量が重く、これを機械的な駆動動作で移動させる必要があることから、その駆動装置は電力を多く消費する。従って、先幕群４３１を省き、後幕群４３２に相当する幕体のみが組み付けられたようなシャッターユニット４３を用いることで、電力消費量を抑制できるようになる。
【００５８】
図３に戻って、ミラーボックス４４は、クイックリターンミラー４４１とサブミラー４４２とを備えてなる。クイックリターンミラー４４１は、回動支点４４３を中心として、図３の実線で示すように、撮像光学系を構成するレンズ群２１の光軸Ｌに対して略４５度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、カメラ本体１０の底面と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で回動自在に構成されている。
【００５９】
サブミラー４４２は、クイックリターンミラー４４１の背面側（撮像センサ３０側）に配設されており、図３の実線で示すように、傾斜姿勢にあるクイックリターンミラー４４１に対して略９０度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、水平姿勢にあるクイックリターンミラー４４１と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で、クイックリターンミラー４４１に連動して変位可能に構成されている。クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２は、後述のミラー駆動アクチュエータ４４Ｍ（図６参照）により駆動される。
【００６０】
クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２が傾斜姿勢のとき、クイックリターンミラー４４１は、光軸Ｌに沿った被写体光束の大部分を光学ファインダー１８（焦点板４５）方向に反射するとともに、残りの光束を透過させ、サブミラー４４２は、クイックリターンミラー４４１を透過した光束を位相差ＡＦモジュール４２に導く。このとき、光学ファインダー１８による被写体像の表示と、位相差ＡＦモジュール４２による位相差検出方式の焦点調節動作とが行われる一方、撮像センサ３０には光束が導かれないため、ＬＣＤ１４による被写体の画像表示は行われない。
【００６１】
一方、クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２が水平姿勢のときには、クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２は光軸Ｌからいずれも退避することになるため、光軸Ｌに沿った被写体光束は略全て撮像センサ３０に導かれるようになる。このとき、ＬＣＤ１４による被写体の画像表示が行われる一方、光学ファインダー１８による被写体の画像表示や、位相差ＡＦモジュール４２による位相差検出方式の焦点調節動作は行われない。
【００６２】
光学ファインダー１８は、カメラ本体１０の略中央に配設されたミラーボックス４４の上部に配設されており、焦点板４５と、プリズム４６と、接眼レンズ４７と、ファインダー表示素子４８とを備えて構成されている。プリズム４６は、焦点板４５上の像の左右を反転させ接眼レンズ４７を介して撮影者の目に導き、被写体像を視認できるようにするものである。ファインダー表示素子４８は、ファインダー枠内に形成される表示画面の下部に、シャッタ速度、絞り値、露出補正値等を表示するためのものである。
【００６３】
振れ検出センサ４９は、図１に示す振れ検出センサ４９（Ｘセンサ４９ａ及びＹセンサ４９ｂ）に相当するものである。なお、この図３では、Ｘセンサ４９ａ及びＹセンサ４９ｂを１つにまとめて図示している。
【００６４】
姿勢センサ４９１、温湿度センサ４９２及びフォトインタラプタ４９３は、シャッターユニット４３の後幕群４３２の動作状態に関連する所定のパラメータを検知する検知手段として機能するものである。メカニカルフォーカルプレーンシャッタの動作状態（幕速等）は、例えばデジタルカメラ１の姿勢、温湿度、或いは構成部品の経年劣化等によって変化する。上記３つの検知手段は、かかる要因に基づく後幕群４３２の動作状態の変化を検知若しくは予測することで、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、後述のメイン制御部６２において的確に制御するために配置されている。
【００６５】
姿勢センサ４９１は、ボールセンサや加速度センサ等からなり、当該デジタルカメラ１の姿勢乃至は傾き角を検出するためのものである。温湿度センサ４９２は、測温素子等から構成され、デジタルカメラ１の内部温度及び湿度を計測するものである。
【００６６】
フォトインタラプタ４９３（速度検出センサ）は、発光素子と受光素子とを備える光学センサであり、シャッターユニット４３が備える先幕の幕速を光学的に検知するためのものである。図４に示すように、先幕群４３１（先幕）と後幕群４３２（後幕）とを有するメカニカルフォーカルプレーンシャッタの場合、その先幕群４３１及び後幕群４３２の移動態様は略同じである。このため、先幕群４３１の分割幕体４３１１〜４３１４の走行速度を検出することで、後幕群４３２の分割幕体４３２１〜４３２４の走行速度を高精度に推定することができる。
【００６７】
図５は、シャッターユニット４３に対するフォトインタラプタ４９３の配置状況の一例を示す平面図である。ここでは、先幕群４３１の分割幕体４３１１〜４３１４の遠端側（先幕アーム４３１５、４３１６から遠い側）に、フォトインタラプタ４９３を配置した例を示している。前記発光素子及び受光素子は、分割幕体４３１１〜４３１４を挟んで対向配置される（反射光を検出すべく、両者を隣接配置しても良い）。この場合、分割幕体４３１１〜４３１４が展開状態（図５の状態）にあるときは、前記発光素子から発せられた測定光は分割幕体４３１１〜４３１４により遮光されるが、分割幕体４３１１〜４３１４が重ね状態になり開口すると、前記測定光は前記受光素子により検出されるようになる。従って、受光素子の出力をモニタすることで、先幕群４３１の幕速を知見でき、ひいては後幕群４３２の幕速を推定できるようになる。なお、フォトインタラプタ４９３は少なくとも一対の発光素子及び受光素子を備えていれば良いが、複数対の発光素子及び受光素子を、分割幕体４３１１〜４３１４の移動方向に沿って配列することが望ましい。
【００６８】
図３に戻って、メイン制御部６２は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等の記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなるものである。詳細な機能については後述する。
【００６９】
次に、カメラ本体１０に装着される撮影レンズ２について説明する。この撮影レンズ２は、撮像光学系を構成するレンズ群２１と、鏡胴２２と、レンズ駆動機構２４と、レンズ位置検出部２５と、レンズ制御部２６とを備えている。
【００７０】
レンズ群２１は、上述のフォーカスレンズ２１１及びズームレンズ２１２（図６参照）と、カメラ本体１０に備えられている撮像センサ３０へ入射される光量を調節するための絞り２３とが、鏡胴２２内において光軸Ｌ方向に保持されてなり、被写体の光像を取り込んで該光像を撮像センサ３０等に結像するものである。撮影倍率（焦点距離）の変更や焦点調節動作は、レンズ群２１がカメラ本体１０内のＡＦアクチュエータ４１１により光軸Ｌ方向に駆動されることで行われる。
【００７１】
レンズ駆動機構２４は、例えばヘリコイド及び該ヘリコイドを回転させる図略のギヤ等で構成され、カプラ４１４を介してＡＦアクチュエータ４１１からの駆動力を受けて、レンズ群２１を一体的に光軸Ｌと平行な矢印Ａ方向に移動させるものである。なお、レンズ群２１の移動方向及び移動量は、それぞれＡＦアクチュエータ４１１の回転方向及び回転数に従う。
【００７２】
レンズ位置検出部２５は、レンズ群２１の移動範囲内において光軸Ｌ方向に複数個のコードパターンが所定ピッチで形成されたエンコード板と、このエンコード板に摺接しながら鏡胴２２と一体的に移動するエンコーダブラシとを備えてなり、レンズ群２１の焦点調節時の移動量を検出するためのものである。
【００７３】
レンズ制御部２６は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや状態情報に関するデータを記憶するフラッシュメモリ等からなるメモリ部２６１（交換可能な撮影レンズが備えるメモリ部）が内蔵されたマイクロコンピュータからなる。またレンズ制御部２６は、カメラ本体１０のメイン制御部６２との間で通信を行う通信部２６２を備え、この通信部２６２は、例えばレンズ群２１の焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態等の状態情報データをメイン制御部６２に送信する一方、メイン制御部６２から例えばフォーカスレンズ２１１の駆動量のデータを受信する。また撮影時には、ＡＦ動作完了後の焦点距離情報、絞り値等のデータが通信部２６２からメイン制御部６２へ送信される。なお、前記記憶部２６１には、上記レンズ群２１の状態情報データや、メイン制御部６２から送信された例えばフォーカスレンズ２１１の駆動量のデータ等が記憶される。
【００７４】
（デジタルカメラの電気的な構成の説明）
次に、本実施形態に係るデジタルカメラ１の電気的な構成について説明する。図６は、カメラ本体１０に撮影レンズ２が装着された状態でのデジタルカメラ１全体の電気的な構成を示すブロック図である。ここで、図１〜図３と同一の部材等については、同一の符号を付している。なお、撮影レンズ２についての電気的構成は上述した通りであるので、ここでは専らカメラ本体１０の電気的構成について説明する。
【００７５】
カメラ本体１０には、先に図１〜図３に基づき説明した撮像センサ３０等の他に、ＣＭＯＳ駆動機構３０Ａ、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５、画像処理部６１、画像メモリ６１４、メイン制御部６２（第１制御手段を含む）、フラッシュ回路６３、操作部６４、ＶＲＡＭ６５、カードＩ／Ｆ６６、メモリカード６７、通信用Ｉ／Ｆ６８、電源回路６９、電池６９Ｂ、フォーカス駆動制御部４１Ａ、シャッタ駆動制御部４３Ａ（第２制御手段）及びシャッタ駆動アクチュエータ４３Ｍ、ミラー駆動制御部４４Ａ及びミラー駆動アクチュエータ４４Ｍを備えて構成されている。
【００７６】
撮像センサ３０は、先に説明した通りＣＭＯＳカラーエリアセンサからなり、後述のタイミング制御回路５１により、当該撮像センサ３０の露光動作の開始（及び終了）や、撮像センサ３０が備える各画素の出力選択、画素信号の読出し等の撮像動作が制御される。図７は、撮像センサ３０の回路構成を概略的に示す回路ブロック図である。ここでは図示の便宜上、３行（ライン）×４列の画素群のみを示している。
【００７７】
撮像センサ３０は、複数の画素３１（３１ａ−１〜３１ｄ−３）が、複数の画素ライン３２（３２ａ〜３２ｃ）上に整列（マトリクス状の配列）されてなり、図７では、第１画素ライン３２ａに画素３１ａ−１、３１ｂ−１、３１ｃ−１、３１ｄ−１が、第２画素ライン３２ｂに画素３１ａ−２、３１ｂ−２、３１ｃ−２、３１ｄ−２が、第３画素ライン３２ｃに画素３１ａ−３、３１ｂ−３、３１ｃ−３、３１ｄ−３が各々配置されている例を示している。各画素３１は、光電変換動作を行う光電変換素子としてのフォトダイオード３３と、リセット信号を受けて画素３１に蓄積されている電荷を放電させるリセットスイッチ（Ｒｓｔ）３４と、画素３１に蓄積された電荷を電圧として読み出し（電荷電圧変換）これを増幅する増幅素子（Ａｍｐ）３５と、選択信号を受けて当該画素３０の画素信号を出力させる垂直選択スイッチ（ＳＷ）３６とを備えて構成されている。なお、リセットスイッチ３４及び増幅素子３５は、電源Ｖｐに接続されている。
【００７８】
また、撮像センサ３０は、垂直走査回路３７、水平走査回路３８及びアンプ３９を備える。垂直走査回路３７には、画素ライン３２ａ〜３２ｃ単位で、各画素３１ａ−１〜３１ｄ−３のリセットスイッチ３４が共通に接続されたリセット線３７１ａ〜３７１ｃと、垂直選択スイッチ３６の制御電極が共通に接続された垂直走査線３７２ａ〜３７２ｃとが接続されている。垂直走査回路３７は、リセット線３７１ａ〜３７１ｃを介して、各画素ライン３２ａ〜３２ｃに所定のリセットタイミングでリセット信号φＶｒを順次供給し、画素ライン３２ａ〜３２ｃ単位で各画素３１ａ−１〜３１ｄ−３にリセット動作を行わせる。また、垂直走査回路３７は、垂直走査線３７２ａ〜３７２ｃを介して垂直走査パルスφＶｎを各画素３１ａ−１〜３１ｄ−３に与える。
【００７９】
さらに、画素列（例えば、画素３１ａ−１、３１ａ−２、３１ａ−３）ごとに、垂直選択スイッチ３６の主電極が共通に接続された水平走査線３８１（３８１ａ〜３８１ｄ）が引き出され、各々水平スイッチ３８２（３８２ａ〜３８２ｄ）を介して水平信号線３８３に接続されている。水平走査回路３８は、このような水平スイッチ３８２ａ〜３８２ｄの制御電極に接続され、水平走査パルスφＶｍを与えることで選択された画素の画素信号を取り出すものである。アンプ３９は、水平信号線３８３に接続され、画素からの出力信号を増幅するものである。
【００８０】
このような構成を有する撮像センサ３０においては、各画素３１ａ−１〜３１ｄ−３に蓄積された電荷の出力動作（読み出し）を１画素ずつ行わせることが可能であると共に、垂直走査回路３７及び水平走査回路３８の動作を制御することで、特定の画素を指定してその画素信号を出力させることができる。すなわち、垂直走査回路３７により、或る画素の垂直選択スイッチ３６に垂直走査パルスφＶｎが与えられ、その画素が有するフォトダイオード３３で光電変換された電荷（画素信号）が水平走査線３８１を介して出力可能な状態とされる。しかる後、水平走査回路３８により、その水平走査線３８１に接続されている水平スイッチ３８２に水平走査パルスφＶｍが与えられ、前記画素信号が水平スイッチ３８２を介して水平信号線３８３に出力される。この動作を各画素について順次行うことで、画素を指定しつつ全ての画素から順次画素信号を出力させることができる。水平信号線３８３に出力された画素信号は、アンプ３９にてさらに増幅された上でＡＦＥ５に出力される。
【００８１】
本実施形態に係るデジタルカメラ１では、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを採用しているため、画素３１のリセットスイッチ３４にリセット信号φＶｒが与えられるタイミングが、その画素３１に対する露光開始タイミングとなる。すなわち、リセットスイッチ３４は、リセット信号φＶｒが与えられることでＯＮとされ、それまでに蓄積されている不要な電荷を廃棄し、その後ＯＦＦとされて画素３１を露光による電荷蓄積が可能な状態とする。図７に示す例では、リセット信号φＶｒは、１つの画素ライン３２ａ〜３２ｃ単位で与えられる回路構成とされていることから、第１〜第３画素ライン３２ａ〜３２ｃ毎に、順次露光が開始される。
【００８２】
図８は、かかる電子フォーカルプレーンシャッタ動作を説明するための模式図である。図８（ａ）では、第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎまでを示しており、これら画素ラインに各々リセット信号φＶｒを供給するリセット線３７１ａ〜３７１Ｎを矢印で示している。なお、第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎは、メカニカルフォーカルプレーンシャッタが備える幕体の移動方向と直交する方向に画素が配列された画素ラインである。
【００８３】
このような構成において、第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎに、所定のリセットタイミングで、垂直走査回路３７からリセット線３７１ａ〜３７１Ｎを介して、図８（ｂ）に示すようなリセット信号φＶｒが順次与えられる。すなわち、先ず時刻ｔ１で第１画素ライン３２ａに備えられている画素３１ａ−１〜３１ｄ−１へリセット信号φＶｒが同時に与えられ、これら画素３１ａ−１〜３１ｄ−１の露光が開始される。次に、時刻ｔ２で第２画素ライン３２ｂに備えられている画素３１ａ−２〜３１ｄ−２へリセット信号φＶｒが同時に与えられ、これら画素３１ａ−２〜３１ｄ−２の露光が開始される。以下同様にして、時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５・・・ｔｎ毎に、第３画素ライン３２ｃ、第４画素ライン３２ｄ、第５画素ライン３２ｅ・・・第Ｎ画素ライン３２Ｎまで、順次リセット信号φＶｒが与えられる。これにより、第１画素ライン３２ａから第Ｎ画素ライン３２Ｎに向けて順に露光が開始されるようになり、電子フォーカルプレーンシャッタとして機能するものである。
【００８４】
ここで、リセットタイミング（第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎに順次リセット信号φＶｒを与えるタイミング）は、当該電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を決定付けることとなる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔｎの時間が短いほど、幕速は早くなる。また、時刻ｔ１、ｔ２・・・ｔｎの各間隔が一定であれば、幕速は一定である。本実施形態では、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を制御するために、前記リセットタイミングがメイン制御部６２により制御（特に、幕速を加減速する制御）可能とされている。この点については後記で詳述する。
【００８５】
図６に戻って、ＣＭＯＳ駆動機構３０Ａは、カメラ本体１０に対して与えられる手振れ等に応じて撮像センサ３０を振れ補正駆動するためのものである。このＣＭＯＳ駆動機構３０Ａは、圧電素子を用いたインパクト型アクチュエータやステッピングモータ等からなるＸ軸アクチュエータ及びＹ軸アクチュエータを含むものであり、メイン制御部６２により制御される。
【００８６】
ＡＦＥ５は、撮像センサ３０に対して所定の動作を行わせるタイミングパルスを与えると共に、撮像センサ３０から出力される画像信号（ＣＭＯＳエリアセンサの各画素で受光されたアナログ信号群）に所定の信号処理を施し、デジタル信号に変換して画像処理部６１へ出力するものである。このＡＦＥ５は、タイミング制御回路５１、信号処理部５２及びＡ／Ｄ変換部５３などを備えて構成されている。
【００８７】
タイミング制御回路５１は、メイン制御部６２から出力される基準クロックに基づいて所定のタイミングパルス（垂直走査パルスφＶｎ、水平走査パルスφＶｍ、リセット信号φＶｒ等を発生させるパルス）を生成して撮像センサ３０（上記垂直走査回路３７及び水平走査回路３８等）に出力し、撮像センサ３０の撮像動作を制御する。また、所定のタイミングパルスを信号処理部５２やＡ／Ｄ変換部５３にそれぞれ出力することにより、信号処理部５２及びＡ／Ｄ変換部５３の動作を制御する。
【００８８】
信号処理部５２は、撮像センサ３０から出力されるアナログの画像信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。この信号処理部５２には、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路及びクランプ回路（クランプ手段）等が備えられている。Ａ／Ｄ変換部５３は、信号処理部５２から出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を、前記タイミング制御回路５１から出力されるタイミングパルスに基づいて、複数のビット（例えば１２ビット）からなるデジタルの画像信号に変換するものである。
【００８９】
画像処理部６１は、ＡＦＥ５から出力される画像データに所定の信号処理を行って画像ファイルを作成するもので、黒レベル補正回路６１１、ホワイトバランス制御回路６１２及びガンマ補正回路６１３等を備えて構成されている。なお、画像処理部６１へ取り込まれた画像データは、撮像センサ３０の読み出しに同期して画像メモリ６１４に一旦書き込まれ、以後この画像メモリ６１４に書き込まれた画像データにアクセスして、画像処理部６１の各ブロックにおいて処理が行なわれる。
【００９０】
黒レベル補正回路６１１は、Ａ／Ｄ変換部５３によりＡ／Ｄ変換されたＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル画像信号の黒レベルを、基準の黒レベルに補正するものである。
【００９１】
ホワイトバランス制御回路６１２は、光源に応じた白の基準に基づいて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分のデジタル信号のレベル変換（ホワイトバランス（ＷＢ）調整）を行うものである。すなわちホワイトバランス制御回路６１２は、メイン制御部６２から与えられるＷＢ調整データに基づき、撮影被写体において輝度や彩度データ等から本来白色であると推定される部分を特定し、その部分のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの色成分の平均と、Ｇ／Ｒ比及びＧ／Ｂ比とを求め、これをＲ，Ｂの補正ゲインとしてレベル補正する。
【００９２】
ガンマ補正回路６１３は、ＷＢ調整された画像データの階調特性を補正するものである。具体的にはガンマ補正回路６１３は、画像データのレベルを色成分毎に予め設定されたガンマ補正用テーブルを用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。
【００９３】
画像メモリ６１４は、撮影モード時には、画像処理部６１から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対しメイン制御部６２により所定の処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。また、再生モード時には、メモリカード６７から読み出した画像データを一時的に記憶する。
【００９４】
メイン制御部６２は、図６に示すデジタルカメラ１内の各部の動作を制御するものであり、本実施形態においては、機能的に、ＡＦ／ＡＥ制御部６２１、振れ補正制御部６２２、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３（第１制御手段）を有して構成されている。
【００９５】
ＡＦ／ＡＥ制御部６２１は、自動焦点制御（ＡＦ）及び自動露出制御（ＡＥ）のために必要な動作制御を行う。すなわち、ＡＦのために、前記位相差ＡＦモジュール４２の出力信号を用いて位相差検出方式による焦点調節処理を行い、合焦制御信号（ＡＦ制御信号）を生成し、フォーカス駆動制御部４１Ａを介してＡＦアクチュエータ４１１を動作させ、フォーカスレンズ２１１の駆動を行わせる。また、ＡＥのために、図略のＡＥセンサで検出された被写体の輝度情報等に基づいて、当該被写体における適正な露出量を求める演算を行う。
【００９６】
振れ補正制御部６２２は、手振れ補正モードが実行される場合において、前述の振れ検出センサ４９からの振れ検出信号に基づいて振れ方向及び振れ量を算出し、算出された方向及び振れ量に基づき振れ補正制御信号を生成してＣＭＯＳ駆動機構３０Ａに出力し、撮像センサ３０を手振れが打ち消される方向にシフト駆動させるものである。
【００９７】
電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３は、撮像センサ３０の垂直走査回路３７（図７参照）を介して、所定の状態情報に応じて所定のリセットタイミングを設定し、当該リセットタイミングにてリセット信号φＶｒを各画素ライン３２ａ〜３２ｃに順次供給し、撮像センサ３０に先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタ動作を行わせる。この電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３の詳細については、図１６に基づき後記で詳述する。
【００９８】
フラッシュ回路６３は、フラッシュ撮影モードにおいて、接続端子部１０６に接続されるフラッシュの発光量を、メイン制御部６２により設定された所定の発光量に制御するものである。
【００９９】
操作部６４は、前述のモード設定ダイアル１１、制御値設定ダイアル１２、シャッターボタン１３、設定ボタン群１５、十字キー１６、プッシュボタン１７、メインスイッチ１０５等を含み、操作情報をメイン制御部６２に入力するためのものである。
【０１００】
ＶＲＡＭ６５は、ＬＣＤ１４の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、メイン制御部６２とＬＣＤ１４との間のバッファメモリである。カードＩ／Ｆ６６は、メモリカード６７とメイン制御部６２との間で信号の送受信を可能とするためのインターフェイスである。メモリカード６７は、メイン制御部６２で生成された画像データを保存するものである。通信用Ｉ／Ｆ６８は、パーソナルコンピュータやその他外部機器に対する画像データ等の伝送を可能とするためのインターフェイスである。
【０１０１】
電源回路６９は、例えば定電圧回路等からなり、メイン制御部６２等の制御部、撮像センサ３０、その他の各種駆動部等、デジタルカメラ１全体を駆動させるための電圧（例えば５Ｖ）を生成する。なお、撮像センサ３０への通電制御は、メイン制御部６２から該電源回路６９へ与えられる制御信号により行われる。電池６９Ｂは、アルカリ乾電池等の一次電池や、ニッケル水素充電池等の二次電池からなり、デジタルカメラ１全体に電力を供給する電源である。
【０１０２】
フォーカス駆動制御部４１Ａは、メイン制御部６２のＡＦ／ＡＥ制御部６２１から与えられるＡＦ制御信号に基づき、フォーカスレンズ２１１を合焦位置に移動させるために必要な、ＡＦアクチュエータ４１１に対する駆動制御信号を生成するものである。
【０１０３】
シャッタ駆動アクチュエータ４３Ｍは、シャッターユニット４３（図４に示す先幕群４３１及び後幕群４３２）の開閉駆動を行うアクチュエータである。シャッタ駆動制御部４３Ａ（第２制御手段）は、メイン制御部６２から与えられる制御信号に基づき、前記シャッタ駆動アクチュエータ４３Ｍに対する駆動制御信号を生成するものである。なお、後幕群４３２を駆動させる制御信号は、撮像センサ３０における露光動作を終了させるための制御信号となる。
【０１０４】
ミラー駆動アクチュエータ４４Ｍは、前述のミラーボックス４４に備えられているクイックリターンミラー４４１を、水平姿勢若しくは傾斜姿勢に回動させるアクチュエータである。ミラー駆動制御部４４Ａは、撮影動作のタイミングに合わせて、ミラー駆動アクチュエータ４４Ｍを駆動させる駆動信号を生成するものである。
【０１０５】
（シャッタ動作についての説明）
本実施形態に係るデジタルカメラ１では、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを使用し、後幕としてメカニカルフォーカルプレーンシャッタを使用することで、ＣＭＯＳ型の撮像センサ３０の露光動作を開始・終了させることが可能とされている。このようなシャッタ動作を行う場合に、下記［１］、［２］に示す特有の問題が発生する。この点につき、先ず説明する。
【０１０６】
［１］高速ＳＳ時における露光ムラの問題
図９は、撮像センサ３０とシャッターユニット４３との配置関係を示す断面図である。一般に撮像センサ３０は、図９に示すように、ＣＭＯＳセンサチップ３０１が、収納凹部を有するホルダ３０２に収納され、ＣＭＯＳセンサチップ３０１の受光面３０１ａ側に所定の空隙３０１ｇを設けて、カバーガラス３０３でホルダ３０２の開口面が封止される構成を備えている。また、撮像センサ３０とシャッターユニット４３との間には、一般に被写体光の高周波成分を除去してモアレを防ぐための光学的ローパスフィルタ３０４が介在される。この光学的ローパスフィルタ３０４としては、例えば所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数特性を回折効果により実現する位相型ローパスフィルタ等が用いられる。かかる構成において、被写体光は、シャッターユニット４３の画枠４３Ｂ、光学的ローパスフィルタ３０４、カバーガラス３０３及び空隙３０１ｇを通過してＣＭＯＳセンサチップ３０１の受光面３０１ａに至るものである。
【０１０７】
このような構成において、シャッターユニット４３に備えられている幕体（先幕群４３１及び後幕群４３２）の幕速は、展開状態〜重ね状態において一定ではない。図１０は、先幕及び後幕の双方とも、メカニカルフォーカルプレーンシャッタを使用した場合における幕速特性を示すグラフである。図１０に示すように幕速は、画枠４３Ｂの移動始端側から終端側にかけて、最初は遅く、徐々に加速され、終端側において最も早くなる。しかも、この幕速特性は、デジタルカメラ１の姿勢、温度、湿度、或いはシャッターユニット４３の構成部品の経年劣化等によって変化する。
【０１０８】
ここで、シャッタスピードが遅い場合（低速ＳＳ時）、図１０において後幕（Ｌ）の特性で示すように、後幕は先幕よりも時間的にかなり遅れて動作が開始されるため、画枠４３Ｂが全開になる時間帯Ｔｚを含め露光時間Ｔｍ１は長くなり、先幕及び後幕の幕速特性の相違はさほど問題とはならない。これに対し、シャッタスピードが高速である場合（高速ＳＳ時）、図１０において後幕（Ｈ）の特性で示すように、先幕が開放動作を行っている途中で後幕の動作が開始され、いわゆるスリット露光が行われるようになる。かかるスリット露光におけるスリット幅は、始端側（幕体の動き始め）では比較的狭いスリット幅ｗ１であるが、幕体が加速する性質を有することから徐々に広くなり、中央では前記スリット幅ｗ１よりも広いスリット幅ｗ２となり、終端側ではさらに広いスリット幅ｗ３となってゆく。しかし、スリット幅がｗ１〜ｗ３と変化しても、その分幕速が加速されることから、撮像センサ３０の受光面３０１ａの全面が略同一の露光時間Ｔｍ２で露光される。
【０１０９】
このように先幕及び後幕の双方がメカニカルフォーカルプレーンシャッタである場合、両者の幕速特性は略同一であるため、互いの幕速特性を相殺する形となることから、高速ＳＳ時においても露光ムラは比較的生じにくい。しかし、先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを使用する場合、幕速特性の相違により露光ムラが生じ易くなる。すなわち、電子フォーカルプレーンシャッタにおける幕速は、図８で説明したように、各画素ラインに順次リセット信号を与えるリセットタイミングに依存するが、このリセットタイミングに基づく先幕の幕速と、後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速とが同じ幕速特性でないと、受光面３０１ａの露光時間が部分的に異なるようになり、露光ムラが発生するようになる。かかる露光ムラは、低速ＳＳ時では許容誤差の範囲内であるが、高速ＳＳになると画質に与える影響が顕在化する。
【０１１０】
［２］高速ＳＳ時の光束ケラレの問題
図９に示す構成において、シャッターユニット４３が備える先幕群４３１及び後幕群４３２のみ、つまりメカニカルフォーカルプレーンシャッタのみで露出制御を行う場合、全露光時間Ｔｍは次の（１）式で表される。
Ｔｍ＝（Ｗ＋ｄｓ／Ａ）Ｖ ・・・（１）
但し、Ｗ：スリット幅
ｄｓ：受光面３０１ａからスリット走行面までの平均距離
Ａ：レンズのＦｎｏ．（焦点距離ｆ／レンズの有効口径Ｄ）
Ｖ：スリットの走行速度
【０１１１】
ここで、先幕群４３１及び後幕群４３２が用いられる場合、上記ｄｓは、図９に矢印ｘ１で示すように、先幕群４３１及び後幕群４３２の中間位置から受光面３０１ａまでの距離となる。一方、本実施形態のように先幕として電子フォーカルプレーンシャッタを用い、後幕として後幕群４３２を用いる場合は、先幕の位置＝受光面３０１ａとなることから、上記ｄｓは図９に矢印ｘ２で示すように、受光面３０１ａから後幕群４３２までの距離の１／２程度となる。このように、本実施形態ではｄｓを小さくすることができるのであるが、光学的ローパスフィルタ３０４が介在されていることも相俟って、先幕の位置（受光面３０１ａ）と後幕の位置（シャッターユニット４３における後幕群４３２の配置位置）とが離間していることに起因して、高速ＳＳ時においてレンズのＦｎｏ．や射出瞳位置によって光束のケラレが発生する。
【０１１２】
図１１に示すように、いま、光軸ＡＸ上にレンズ群２１及び撮像センサ３０が配置され、射出瞳位置が図示の位置に設定されているものとする。この場合、図１２に示すように、Ｆｎｏ．が小さいとき（例えばＦ２）、射出瞳径は大きくなる。この場合、当該射出瞳の最外周上端に位置する一つの点Ｐ１から像面へ向けて射出される光束ｏｐ１１〜ｏｐ１３について見ると、受光面３０１ａの上端側へ向かう光束ｏｐ１１は光軸ＡＸに対する傾斜角は比較的緩いが、中央へ向かう光束ｏｐ１２〜下端側へ向かう光束ｏｐ１３では、光軸ＡＸに対する傾斜角が大きくなる。
【０１１３】
これに対し、図１３に示すように、Ｆｎｏ．が大きいとき（例えばＦ８）、射出瞳径は小さくなる。この場合、当該射出瞳の最外周上端に位置する一つの点Ｐ２から像面へ向けて射出される光束ｏｐ２１〜ｏｐ２３について見ると、射出瞳径が縮小されていることに伴い、受光面３０１ａの上端側〜下端側へ向かういずれの光束ｏｐ２１〜ｏｐ２３も、光軸ＡＸに対する傾斜角は比較的緩いものとなる。
【０１１４】
そして、Ｆｎｏ．が小さいとき（図１２）、図１４に示すように、先幕と後幕との光学的位置が離間していることに起因して、受光面３０１ａの端部において光束のケラレが発生する。図１４において、後幕群４３２（後幕）と受光面３０１ａにおける電子フォーカルプレーンシャッタによる先幕とで形成されるスリット幅を矢印ｗで示している。いま、後幕群４３２の幕体が符号Ｑ１で示す位置に存在し、露光スリットが受光面３０１ａの中央付近に差し掛かっている場合、点Ｐ１から受光面３０１ａの中央に向かう光束ｏｐ１２は幕体で遮光されることなく受光面３０１ａに至っている。しかしながら、後幕群４３２の幕体が符号Ｑ２で示す位置に存在し、露光スリットが受光面３０１ａの下端側付近に差し掛かると、点Ｐ１から受光面３０１ａの下端側に向かう光束ｏｐ１３が幕体で遮光されてしまい、受光面３０１ａに届かなくなる。このような光束のケラレにより、露光ムラが発生することになる。
【０１１５】
一方、Ｆｎｏ．が大きいとき（図１２）、図１５に示すように、上述のような光束のケラレは発生しにくくなる。すなわち、後幕群４３２の幕体が符号Ｑ２で示す位置に存在している場合でも、点Ｐ２から受光面３０１ａの下端側に向かう光束ｏｐ２３は、光軸ＡＸに対する傾斜角が比較的緩いことから、幕体で遮光されない。以上の通り、高速ＳＳ時（スリット露光時）において、Ｆｎｏ．の大小によって、光束ケラレによる露光ムラが発生することがある。言うまでもなく、光束ケラレが発生するか否かは、光学的ローパスフィルタ３０４の厚さ等の固定的な要因のほか、射出瞳位置の遠近にも依存する。
【０１１６】
上記［１］、［２］の問題点に鑑みて、本実施形態に係るデジタルカメラ１では、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３を設け、各画素ラインに対するリセットタイミングを制御することで、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を、露光ムラが発生しないような幕速に制御している。図１６は、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３の機能構成を示す機能ブロック図である。この電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３は、通信部６２４、状態情報取得部６２５、ＲＯＭ６２６（記憶手段）及びリセットタイミング制御部６２７を備えて構成されている。
【０１１７】
通信部６２４は、撮影レンズ２（交換レンズ）のレンズ制御部２６（通信部２６２）から、撮影レンズ２の交換時において、その焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態等の状態情報データを取得する。また撮影時において、撮影者により又はＡＦ／ＡＥ制御により設定された焦点距離、絞り値等の状態情報データを取得する。これは、上記で説明した通り、光束ケラレが発生するか否かは、撮影光学系の焦点距離や射出瞳位置等に依存性があるため、露光ムラが発生しないリセットタイミングの設定には上記状態情報データの参照が必要となるからである。図１７に、撮影レンズ２の交換時、撮影時に交信される状態情報データの一例を示しておく。なお、周辺光量落ちデータは、図２２、図２３に基づいて後述する周辺光量落ち補正の際に専ら用いられるデータである。
【０１１８】
状態情報取得部６２５は、姿勢センサ４９１、温湿度センサ４９２及びフォトインタラプタ４９３から、それぞれデジタルカメラ１の姿勢に関する情報、内部温度及び湿度に関する情報、先幕群４３１の走行速度に関する情報を取得する。これは、後幕群４３２の幕速が、かかる要因に９ｌ変動するため、リセットタイミングの設定に際して補正要因として参照するためである。また、状態情報取得部６２５は、前記通信部６２４から撮影レンズ２に関する上記状態情報を取得する。
【０１１９】
ＲＯＭ６２６は、上記の各種状態情報に対応付けたリセットタイミングの設定値を記憶する。具体的には、焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態等の状態情報に関連付けられたリセットタイミングの設定値、若しくはリセットタイミングの変化パターンを記憶する。これに加え、デジタルカメラ１の姿勢角度、温度及び湿度、後幕の幕速の変化に関連付けられたリセットタイミングの補正係数をルックアップテーブルとして記憶するものである。
【０１２０】
リセットタイミング制御部６２７は、状態情報取得部６２５から各種状態情報データを取得すると共に、該状態情報データとＲＯＭ６２６に格納されているリセットタイミング設定値とを照合し、所定の演算を行うことで、撮像センサ３０の各画素ラインにリセット信号を与えるリセットタイミングを設定する。すなわち、リセットタイミング制御部６２７は、図８に基づいて先に説明したように、電子フォーカルプレーンシャッタ動作を撮像センサ３０に実行させるため、第１画素ライン３２ａ〜第Ｎ画素ライン３２Ｎに順次与えられるリセット信号φＶｒの、リセットタイミングを制御する。これにより、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を制御する。
【０１２１】
図１８は、かかるリセットタイミングの制御例を模式的に示すチャートである。ここでは、リセットパルス（リセット信号）の立ち上がり部の間隔で各画素ライン間のリセットタイミングが設定される例を示している。図１８（ａ）は、各画素ライン間のリセットタイミングが一定とされている例を示している。この場合、先幕の幕速はリセットパルスの立ち上がり間隔に依存した一定速度となる。このようなリセットタイミングは、例えば低速ＳＳ時等に適用される。
【０１２２】
図１８（ｂ）は、各画素ライン間のリセットタイミングが、画枠始端側に位置する画素ラインからから終端側に位置する画素ラインに向けて徐々に短くなるように設定された例を示している。この場合、先幕の幕速は、画枠始端側から終端側に向けて徐々に加速されるようになる。また、図１８（ｃ）は、リセットタイミングが、複数の画素ライン群間において、画枠始端側から終端側に向けて徐々に短くなるように設定された例を示している。この場合、先幕の幕速は、画枠始端側から終端側に向けて段階的に加速されるようになる。図１８（ｂ）、（ｃ）に示したようなリセットタイミングは、例えば高速ＳＳ時（スリット露光時）等に適用される。これにより、図１０に示したメカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕速特性に、先幕の幕速特性を略合致させることができるようになる。因みに、図１８（ｂ）及び（ｃ）に示したリセットタイミングを比較すると、より正確な制御を目指す場合は図１８（ｂ）のリセットタイミングが有利であり、制御の簡素化を目指す場合は図１８（ｃ）のリセットタイミングが有利である。
【０１２３】
このように、例えばシャッタスピードに応じてリセットタイミングを変更することで、上記［１］項で述べた、高速ＳＳ時における先幕と後幕との幕速の相違に起因する露光ムラの問題が解消できるようになる。また、上記［２］項で述べた、光束ケラレの問題も、射出瞳位置、シャッタスピード、絞り値等の状態情報に基づき、例えばケラレが発生しないように終端側における先幕の幕速が後幕の幕速に比べて十分早くなるようなリセットタイミングを設定することで解消することができる。
【０１２４】
リセットタイミング制御部６２７は、少なくとも図１８（ａ）に示すような一定のリセットタイミングの状態から、図１８（ｂ）又は（ｃ）に示したような徐々にタイミングが短くなるリセットタイミングに二者択一的に変更できるものであれば良い。しかし、木目の細かいリセットタイミング制御が行えるよう、各画素ライン間のリセットタイミングを自在に変更（少なくとも所定の時間間隔とされた第１のリセットタイミングから、これとは異なる時間間隔とされた第２のリセットタイミングに変更）できるようにすることが望ましい。或いは、多数のリセットタイミング変化パターン（少なくとも所定の第１の変化パターンと、これとは異なる第２の変化パターン）を予め準備しておき、撮影状況等に応じて最適な変化パターンを選択することが望ましい。これにより、焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態等の状態情報に応じて最適なリセットタイミングが設定できるようになり、また、デジタルカメラ１の姿勢角度、温度及び湿度、後幕の幕速の変化に応じて、前記リセットタイミングを補正することが可能となり、より一層露光ムラの発生を抑止できるようになる。
【０１２５】
（デジタルカメラの動作の説明）
次に、本実施形態にかかるデジタルカメラ１による一連の撮像処理動作を、先に説明した図面を参照しながら説明する。図１９は、全体的な撮像処理動作を示すフローチャートである。メインスイッチ１０５（図２参照）が投入され、デジタルカメラ１の電源がＯＮとされると（ステップＳ１）、メイン制御部６２（電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３）の通信部６２４（図６、図１６参照）は、撮影レンズ２のレンズ制御部２６と交信し、装着されている撮影レンズ２のレンズ情報を取得する（ステップＳ２）。
【０１２６】
その後、メイン制御部６２により、撮影レンズ２の交換が為されたか否かが確認される（ステップＳ３）。もし、レンズ交換がなされた場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、ステップＳ２と同様に交信を行ってレンズ情報を取得すると共に、取得されたレンズ情報にデータ更新する処理が行われる（ステップＳ４）。レンズ交換がなされない場合は（ステップＳ３でＮＯ）、ステップＳ４はスキップされる。そして、ステップＳ２若しくはステップＳ４で取得されたレンズ情報に基づいて、焦点距離、絞り値等の設定が行われる（ステップＳ５）。ここでの設定は最終的なものではなく、撮影動作を行うに際してのデフォルト値的な設定であって、プログラム撮影が行われる場合は特に設定動作が行われない。
【０１２７】
続いてメイン制御部６２は、シャッターボタン１３の半押し操作（Ｓ１：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ６）、その半押し操作が行われていない場合には、該半押し操作が行われるまで待機する（ステッＳ６でＮＯ）。そして、シャッターボタン１３の半押し操作が行われると（ステップＳ６でＹＥＳ）、メイン制御部６２のＡＦ／ＡＥ制御部６２１により、被写体の輝度に基づいたＡＥ処理（シャッタスピード及び絞り値の決定）、位相差検出方式によるＡＦ処理（合焦位置の決定）が実行される（ステップＳ７）。この際、振れ補正制御部６２２による振れ補正制御も実行される。そして、シャッターボタン１３の全押し操作（Ｓ２：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ８）、シャッターボタン１３の全押し操作が行われていない場合には（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ７の処理に戻る。
【０１２８】
一方、シャッターボタン１３の全押し操作が行われると（ステップＳ８でＹＥＳ）、メイン制御部６２は、ＡＥ処理及びＡＦ処理後の焦点距離、絞り値、合焦距離にデータを更新し（ステップＳ９）、さらに、そのレンズ状態に従ったパラメータを設定し、ＡＥ、ＡＦを実行する（ステップＳ１０）。ここで、前記焦点距離、絞り値、合焦距離等は、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３の状態情報取得部６２５により、撮影時における状態情報データとして取得される。そして、リセットタイミング制御部６２７により、ＲＯＭ６２６に格納されている情報を参照しつつ、電子フォーカルプレーンシャッタの幕速を決定付けるリセットタイミングの設定がなされる（ステップＳ１１）。この際、姿勢センサ４９１、温湿度センサ４９２及びフォトインタラプタ４９３によるセンシング情報も参照され、前記リセットタイミングに所要の補正がなされる。
【０１２９】
しかる後、先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタ、及び後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタ（後幕群４３２）が順次動作され、撮像センサ３０が露光される（シャッタ動作；ステップＳ１２）。そして、タイミング制御回路５１から与えられるタイミングパルスに従って画素信号が順次読み出され、ＡＦＥ５に出力されて前記画素信号がデジタル信号に変換され、画像処理部６１で前記デジタル信号に所定の画像処理が施された後、メモリカード６７にその画像信号を記録させるという、一連の画像記録動作が実行される（ステップＳ１３）。続いて、メイン制御部６２は、次の撮影指示が与えられるか否かを確認し（ステップＳ１４）、次の撮影が行われる場合は（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップＳ３〜Ｓ１３までの処理を繰り返し行わせる。一方、次の撮影が行われない場合は（ステップＳ１４でＮＯ）、所定時間経過後に電源をオートオフし（ステップＳ１５）、処理を終了させる。
【０１３０】
続いて、上記ステップＳ１１の、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３によるリセットタイミングの設定動作の一例（リセットタイミング設定１）について、図２０に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図２１は、リセットタイミング設定１によって設定される先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速変化パターン（＝リセットタイミング変化パターン）７１〜７４を、後幕の幕速変化パターン７０に対比付けて模式的に示す図である。図２１において、縦軸はシャッターユニット４３の画枠４３Ｂにおける位置を示し、上端が幕体の移動始端側、下端が移動終端側に相当する。また、横軸は時間を示し、この横軸に対する傾きが大きいほど、幕速が早い部分を示している。幕速変化パターン７０に付している時刻ｔｓは幕体が画枠内において移動を開始する時刻であり、時刻ｔｅは移動が完了する時刻である。
【０１３１】
処理が開始されると、先ず射出瞳位置が確認される（ステップＳ２１）。これは、先に図１２〜図１５で説明したように、射出瞳位置の遠近によって光束ケラレの発生状況が異なるからである。その後、ＡＥ制御、ＡＦ制御後の焦点距離、絞り値、合焦距離等から導かれるシャッタ速度が低速（低速ＳＳ）のカテゴリーであるか否かが判定される（ステップＳ２２）。
【０１３２】
低速ＳＳである場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、先幕と後幕との幕速を厳格に同期させる必要がないことから、先幕として「電子シャッタ１」、すなわち幕速が始端側から終端側にかけて一定である幕速変化パターン７１が選択される（ステップＳ２３）。メカニカルフォーカルプレーンシャッタである後幕は、図２１に示すように、前半部７０１が遅く、中間部（画枠中央部付近）７０２でだんだん早くなり、後半部７０３に至るに従い加速されるという幕速変化パターン７０を有している。なお、図２１では実際は前半部７０１と中間部７０２との間、中間部７０２と後半部７０３との間に折曲部が存在するように描いているが、これは先幕の幕速変化パターン７１〜７４との対比を容易とするためであり、実際は折曲部が存在しない加速曲線である。従って、「電子シャッタ１」が選択された場合、後幕の幕速変化パターン７０と先幕の幕速変化パターン７１とは同期しないこととなるが、低速ＳＳ時の長秒露光では露光ムラを生じるには至らない。
【０１３３】
一方、低速ＳＳでない場合（ステップＳ２２でＮＯ）、すなわち高速ＳＳでスリット露光が行われるような場合、先幕と後幕の幕速を同期させる必要が生じる。この場合、先ず絞り値（Ｆｎｏ．）が所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ２４）。これは、先幕位置と後幕位置とが光学的に離間していることに起因する光束ケラレの発生を、先のステップＳ２１で取得した射出瞳位置を参照して予測するためである。
【０１３４】
絞り値が所定値以上（例えばＦｎｏ．＝Ｆ８）である場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、図１５で説明したように光束ケラレが発生しないことから、後幕の幕速変化パターン７０に同期させることだけが考慮された「電子シャッタ２」が選択される（ステップＳ２５）。この「電子シャッタ２」の幕速変化パターン７２は、その前半部７２１、中間部７２２及び後半部７２３とも、幕速変化パターン７０の前半部７０１、中間部７０２及び後半部７０３と同一とされている。
【０１３５】
一方、絞り値が所定値以下である場合（ステップＳ２４でＮＯ）、図１４で説明したように光束ケラレが発生する可能性があり、スリット露光におけるスリット幅に応じて先幕の幕速を設定する必要があることから、スリット幅が所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ２６）。スリット幅が比較的広い場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、「電子シャッタ３」が選択される（ステップＳ２７）。この「電子シャッタ３」の幕速変化パターン７３は、後幕の幕速変化パターン７０よりも加速度が大きいものである。すなわち、前半部７３１の幕速は幕速変化パターン７０の前半部７０１の幕速と略同一であるが、中間部７３２及び後半部７３３の幕速は、中間部７０２及び後半部７０３よりも早く設定されている。これにより画枠終端側において、後幕の幕体で光束が遮光される前に先幕を走行させてしまうことができ、光束ケラレを抑止できる。なお、スリット幅が相当広いものである場合は、「電子シャッタ２」を採用するようにしても良い。
【０１３６】
また、スリット幅が比較的狭い場合（ステップＳ２６でＮＯ）、より顕著に光束ケラレが発生する可能性があることから、幕速変化パターン７０よりも一層加速度が大きい「電子シャッタ４」が選択される（ステップＳ２８）。この「電子シャッタ４」の幕速変化パターン７４は、前半部７４１の幕速は幕速変化パターン７０の前半部７０１の幕速と略同一であるが、中間部７４２及び後半部７４３の幕速は、中間部７０２及び後半部７０３よりも一層早く、しかも加速タイミングも早く設定されている。これにより、スリット幅が狭い場合であっても、確実に光束ケラレを抑止できるようになる。
【０１３７】
以上説明した電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３の機能を利用して、レンズ群２１の周辺光量落ちを是正することもできる。図２２は、電子フォーカルプレーンシャッタ制御部６２３を周辺光量落ち対策として用いる場合（リセットタイミング設定２）の動作を示すフローチャートである。また図２３は、図２１と同様に、リセットタイミング設定２によって設定される先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速変化パターン７５〜７７を、後幕の幕速変化パターン７０に対比付けて模式的に示す図である。
【０１３８】
処理が開始されると、先ず撮影レンズのレンズ状態（装着されている撮影レンズ２の周辺光量落ちデータ等）が確認される（ステップＳ３１）。これは、レンズによって周辺光量落ちの度合いが異なるからである。そして、確認されたレンズ状態においてＦｎｏ．が「小」のカテゴリー（Ｆ２程度）に属するか否かが判定され（ステップＳ３２）、「小」のカテゴリーである場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、被写体像は明るいものの、画像中央部と周辺部とで光量差（周辺部が比較的暗い）が生じ易くなる。従って、この場合は周辺光量レベル「低」と判定され（ステップＳ３３）、「電子シャッタ５」が選択される（ステップＳ３４）。
【０１３９】
この「電子シャッタ５」の幕速変化パターン７５は、その前半部７５１の幕速が、幕速変化パターン７０の前半部７０１の幕速よりも遅いものとされている。ここでの「遅い」とは、後幕の移動開始時刻ｔｓを基準とした場合に、先幕と後幕とを同期移動させる場合に比べて早い時刻から先幕の移動を開始させるという意味である。これにより、画枠始端側における撮像センサ３０の露光時間を長く確保することができ、当該部分の光量落ちを補正することができる。そして、幕速変化パターン７５の中間部７５２の幕速は、中間部７０２と略同速されているが、後半部７５３の幕速は後半部７０３よりも早いものとされている。これも、画枠終端側における撮像センサ３０の露光時間を長く確保するためである。以上のように、かかる幕速変化パターン７５を採用することで、撮像センサ３０の周辺部に対する露光時間を長く確保でき、周辺光量落ちを抑止することができる。
【０１４０】
一方、Ｆｎｏ．が「小」のカテゴリーに属さない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、続いてＦｎｏ．が「中」のカテゴリー（Ｆ５程度）に属するか否かが判定される（ステップＳ３５）。「中」のカテゴリーである場合（ステップＳ３５でＹＥＳ）、若干の周辺光量落ちが生じ得ることから、この場合は周辺光量レベル「中」と判定され（ステップＳ３６）、「電子シャッタ６」が選択される（ステップＳ３７）。
【０１４１】
この「電子シャッタ６」の幕速変化パターン７６も、その前半部７６１の幕速が、幕速変化パターン７０の前半部７０１の幕速よりも遅いものとされている。但し、幕速変化パターン７５の前半部７５１と比較すると、これよりは早い幕速とされている。これは、周辺光量落ちの程度が、周辺光量レベル「中」のときは比較的少ないからである。そして、幕速変化パターン７６の中間部７６２の幕速は、中間部７０２と略同速されているが、後半部７６３の幕速は後半部７０３よりも早いものとされている。但し、この後半部７６３の幕速は、幕速変化パターン７５の後半部７５３よりは遅く設定されている。
【０１４２】
これに対し、Ｆｎｏ．が「中」のカテゴリーに属さない場合（ステップＳ３５でＮＯ）、周辺光量落ちは殆ど生じないことから、周辺光量レベル「高」と判定され（ステップＳ３８）、「電子シャッタ７」が選択される（ステップＳ３９）。この「電子シャッタ７」の幕速変化パターン７７は、その前半部７７１、中間部７７２及び後半部７７３とも、幕速変化パターン７０の前半部７０１、中間部７０２及び後半部７０３と同一とされている。これは、事実上周辺光量落ちを考慮しなくとも良いからである。
【０１４３】
以上、本発明の実施態様につき説明したが、かかる実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種構成の追加、変更を伴うことが可能である。例えば、次のような変形実施態様を取ることができる。
【０１４４】
（１）上記実施形態では、図５において、一つの垂直走査回路３７と一つの水平走査回路３８が備えられたＣＭＯＳ型の撮像センサ３０を例示したが、垂直走査回路３７及び水平走査回路３８を複数備える分割フィールド読み出し方式のＣＭＯＳセンサを用いるようにしても良い。この場合、例えば幕体の移動方向に沿ったフィールド分割ラインを有しているときは、同じライン上に並ぶ分割フィールドの各画素ラインに対して、同期したリセットタイミングで各々リセット信号を与えるようにすれば良い。
【０１４５】
（２）後幕の先幕に対するシンクロタイミングの取り方は任意であるが、例えばシャッタ駆動制御部４３Ａにおいて、メイン制御部６２を介してタイミング制御回路５１で生成されたリセット信号に関する情報（例えばパルスカウント数）を取得して、かかる情報に基づき後幕としてのメカニカルフォーカルプレーンシャッタの駆動開始タイミングを設定することができる。
【０１４６】
（３）上記実施形態では、本発明の撮像装置の例としてデジタルカメラ１を例示して説明したが、ＣＭＯＳ撮像センサを用いたデジタルビデオカメラ、撮像部を備えたセンシング装置等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明に係る撮像ユニットが組み込まれたデジタルカメラ（撮像装置）の正面外観図である。
【図２】図１に示すデジタルカメラの背面図である。
【図３】デジタルカメラの内部構造を示す断面図である。
【図４】シャッターユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図５】シャッターユニットに対するフォトインタラプタ（速度検出センサ）の配置状況の一例を示す平面図である。
【図６】カメラ本体に撮影レンズが装着された状態でのデジタルカメラ全体の電気的な構成を示すブロック図である。
【図７】撮像センサの回路構成を概略的に示す回路ブロック図である。
【図８】電子フォーカルプレーンシャッタ動作を説明するための模式図である。
【図９】撮像センサとシャッターユニットとの配置関係を示す断面図である。
【図１０】先幕及び後幕の双方とも、メカニカルフォーカルプレーンシャッタを使用した場合における幕速特性を示すグラフである。
【図１１】射出瞳位置と撮像センサ及びシャッターユニットとの関係を示す断面図である。
【図１２】撮像センサへの光束の入射状況を示す断面図である。
【図１３】撮像センサへの光束の入射状況を示す断面図である。
【図１４】撮像センサへの光束の入射状況を示す断面図である。
【図１５】撮像センサへの光束の入射状況を示す断面図である。
【図１６】電子フォーカルプレーンシャッタ制御部の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図１７】撮影レンズの交換時、撮影時に交信される状態情報データの一例を示す表形式の図である。
【図１８】リセットタイミングの制御例を模式的に示すチャートである。
【図１９】全体的な撮像処理動作を示すフローチャートである。
【図２０】リセットタイミングの設定動作の一例を示すフローチャートである。
【図２１】図２０のリセットタイミング設定動作による先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速変化パターンを、後幕の幕速変化パターンに対比付けて模式的に示す図である。
【図２２】リセットタイミングの設定動作の一例（周辺光量落ち対策）を示すフローチャートである。
【図２３】図２２のリセットタイミング設定動作による先幕としての電子フォーカルプレーンシャッタの幕速変化パターンを、後幕の幕速変化パターンに対比付けて模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１ デジタルカメラ（撮像ユニット、撮像装置）
２ 撮影レンズ（交換可能な撮影レンズ）
２６ レンズ制御部
２６１ メモリ部
３０ 撮像センサ（撮像素子）
３１（３１ａ−１〜３１ｄ−３） 画素
３２（３２ａ〜３２ｃ） 画素ライン
４３ シャッターユニット（メカニカルフォーカルプレーンシャッタ）
４３Ａ シャッタ駆動制御部（第２制御手段）
４３Ｂ 画枠
４３１ 先幕群（幕体）
４３２ 後幕群（幕体）
４９１ 姿勢センサ
４９２ 温湿度センサ
４９３ フォトインタラプタ（速度検出センサ）
５ ＡＦＥ
５１ タイミング制御回路
６１ 画像処理部
６２ メイン制御部
６２３ 電子フォーカルプレーンシャッタ制御部（第１制御手段）
６２４ 通信部
６２５ 状態情報取得部
６２６ ＲＯＭ（記憶手段）
６２７ リセットタイミング制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素を有するＣＭＯＳ型の撮像素子と、
前記撮像素子の所定の画素ラインと略直交する方向に移動する幕体を備え、前記撮像素子に導かれる光の遮断動作を行うメカニカルフォーカルプレーンシャッタと、
前記撮像素子の各画素にリセット動作を行わせるリセット信号を与える制御を行う第１制御手段と、
前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕体の移動動作を制御する第２制御手段とを備え、
前記第１制御手段は、前記撮像素子における露光動作を開始させるべく各画素に前記リセット信号を与えるものであり、前記第２制御手段は、前記撮像素子における露光動作を終了させるべく前記幕体を移動させる制御を行うものであって、
前記第１制御手段は、前記画素ライン単位で前記リセット信号を各画素に与えることが可能とされていると共に、前記リセット信号を各画素ラインに順次供給するリセットタイミングを、所定の画素ライン間で変化させることが可能とされていることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記第１制御手段は、前記幕体の前記移動方向の始端側に位置する画素ラインから順次前記移動方向の終端側に位置する画素ラインに向けて、それぞれの画素ラインが備える各画素にリセット動作を行わせるものであって、
１つの画素ライン間又は複数の画素ライン群間の前記リセットタイミングが、徐々に短くなるよう変化させることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記第１制御手段は、所定の画素ライン間のリセットタイミングについて、少なくとも所定の時間間隔とされた第１のリセットタイミングから、この第１のリセットタイミングとは異なる時間間隔とされた第２のリセットタイミングに変更することが可能とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記第１制御手段は、前記幕体の前記移動方向の始端側に位置する画素ラインから前記移動方向の終端側に位置する画素ラインに向けての前記リセットタイミングの変化パターンを、所定の第１の変化パターンから、これとは異なる第２の変化パターンに変更することが可能とされていることを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記第１制御手段は、設定されたシャッタ速度に応じて前記リセットタイミングを変更させることを特徴とする請求項３又は４に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
被写体光を前記撮像素子に導く撮像光学系を形成する撮影レンズを有し、
前記第１制御手段は、前記撮影レンズの撮影時における状態情報を取得し、該状態情報に基づいて前記リセットタイミングを変更させることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記撮影レンズが交換可能な撮影レンズであり、該撮影レンズが備えるメモリ部に所定の状態情報が記憶されている場合において、
前記第１制御手段は、前記撮影レンズのメモリ部から前記状態情報を読み出すことで、前記リセットタイミングを変更させるための状態情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の撮像ユニット。
【請求項８】
前記状態情報は、焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態から選ばれる１又は複数の情報を含む状態情報であることを特徴とする請求項６又は７に記載の撮像ユニット。
【請求項９】
前記状態情報に対応付けてリセットタイミングの設定値を記憶する記憶手段を備え、
前記第１制御手段は、取得された状態情報に応じた前記リセットタイミングの設定値を前記記憶手段から読み出して、前記リセットタイミングを変更させることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項１０】
前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタの動作状態に関連する所定のパラメータを検知する検知手段を備え、
前記第１制御手段は、前記検知手段により検知された検知情報に基づいて、前記リセットタイミングを変更させることを特徴とする請求項３〜９のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項１１】
前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタが、先幕と後幕とを有し、これら先幕及び後幕が備える幕体の移動動作が前記第２制御手段により制御されるよう構成されている場合において、
前記先幕が備える幕体の走行速度を検出する速度検出センサを具備することを特徴とする請求項１０に記載の撮像ユニット。
【請求項１２】
前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタが、前記第２制御手段により制御される幕体のみで構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の撮像ユニットと、該撮像ユニットの駆動制御を行う駆動制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素を有するＣＭＯＳ型の撮像素子と、
前記撮像素子の所定の画素ラインと略直交する方向に移動する幕体を備え、前記撮像素子に導かれる光の遮断動作を行うメカニカルフォーカルプレーンシャッタと、
前記撮像素子の各画素にリセット動作を行わせるリセット信号を与える制御を行う第１制御手段と、
前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタの幕体の移動動作を制御する第２制御手段とを備え、
前記第１制御手段は、前記撮像素子における露光動作を開始させるべく各画素に前記リセット信号を与えるものであり、前記第２制御手段は、前記撮像素子における露光動作を終了させるべく前記幕体を移動させる制御を行うものであって、
前記第１制御手段は、前記画素ライン単位で前記リセット信号を各画素に与えることが可能とされていると共に、前記リセット信号を各画素ラインに順次供給するリセットタイミングを、所定の画素ライン間で変化させることが可能とされていることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記第１制御手段は、前記幕体の前記移動方向の始端側に位置する画素ラインから順次前記移動方向の終端側に位置する画素ラインに向けて、それぞれの画素ラインが備える各画素にリセット動作を行わせるものであって、
１つの画素ライン間又は複数の画素ライン群間の前記リセットタイミングが、徐々に短くなるよう変化させることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記第１制御手段は、所定の画素ライン間のリセットタイミングについて、少なくとも所定の時間間隔とされた第１のリセットタイミングから、この第１のリセットタイミングとは異なる時間間隔とされた第２のリセットタイミングに変更することが可能とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記第１制御手段は、前記幕体の前記移動方向の始端側に位置する画素ラインから前記移動方向の終端側に位置する画素ラインに向けての前記リセットタイミングの変化パターンを、所定の第１の変化パターンから、これとは異なる第２の変化パターンに変更することが可能とされていることを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記第１制御手段は、設定されたシャッタ速度に応じて前記リセットタイミングを変更させることを特徴とする請求項３又は４に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
被写体光を前記撮像素子に導く撮像光学系を形成する撮影レンズを有し、
前記第１制御手段は、前記撮影レンズの撮影時における状態情報を取得し、該状態情報に基づいて前記リセットタイミングを変更させることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記撮影レンズが交換可能な撮影レンズであり、該撮影レンズが備えるメモリ部に所定の状態情報が記憶されている場合において、
前記第１制御手段は、前記撮影レンズのメモリ部から前記状態情報を読み出すことで、前記リセットタイミングを変更させるための状態情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の撮像ユニット。
【請求項８】
前記状態情報は、焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態から選ばれる１又は複数の情報を含む状態情報であることを特徴とする請求項６又は７に記載の撮像ユニット。
【請求項９】
前記状態情報に対応付けてリセットタイミングの設定値を記憶する記憶手段を備え、
前記第１制御手段は、取得された状態情報に応じた前記リセットタイミングの設定値を前記記憶手段から読み出して、前記リセットタイミングを変更させることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項１０】
前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタの動作状態に関連する所定のパラメータを検知する検知手段を備え、
前記第１制御手段は、前記検知手段により検知された検知情報に基づいて、前記リセットタイミングを変更させることを特徴とする請求項３〜９のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項１１】
前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタが、先幕と後幕とを有し、これら先幕及び後幕が備える幕体の移動動作が前記第２制御手段により制御されるよう構成されている場合において、
前記先幕が備える幕体の走行速度を検出する速度検出センサを具備することを特徴とする請求項１０に記載の撮像ユニット。
【請求項１２】
前記メカニカルフォーカルプレーンシャッタが、前記第２制御手段により制御される幕体のみで構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の撮像ユニットと、該撮像ユニットの駆動制御を行う駆動制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００７−１５９０６１（Ｐ２００７−１５９０６１Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５５３６３（Ｐ２００５−３５５３６３）
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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