撮像装置及びその制御方法
【課題】メカニカルシャッターと電子シャッターを併用したシャッター機構において、レンズの違い等に起因したシャッター走査方向の露光ムラを減少させる。
【解決手段】撮像装置は、光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、撮像素子を露光させる方向及び遮光する方向に走行するメカニカルシャッターとを有し、撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う。撮像装置は、撮像素子を露光させてから電荷蓄積を開始する走査を行い前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第１の露光制御と、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行わずに前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第２の露光制御とを、光学ユニットの状態に応じて、切り替えて実行する。
【解決手段】撮像装置は、光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、撮像素子を露光させる方向及び遮光する方向に走行するメカニカルシャッターとを有し、撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う。撮像装置は、撮像素子を露光させてから電荷蓄積を開始する走査を行い前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第１の露光制御と、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行わずに前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第２の露光制御とを、光学ユニットの状態に応じて、切り替えて実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシャッターおよび電子シャッターを併用して撮像動作を行う撮像装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフタイプのデジタルカメラには、フォーカルプレンシャッター（以下、メカニカルシャッターと称す）と電子シャッターを併用して撮像動作を行うものがある。この種のシャッター機構では、メカニカルシャッターにより後幕が構成され、後幕の走行に先行して、撮像素子の画素の電荷蓄積開始走査を行う電子シャッターを駆動することにより撮影が行われる。ＣＭＯＳセンサを用いた撮像素子では、画素毎、或いは、複数画素からなる領域毎に画素のリセット（画素の蓄積電荷量をゼロにする走査）を行う。その後、画素毎或いは領域毎にそれぞれ所定の時間を経過してから信号読み出しの走査を行うことで電子シャッターを実現できる。即ち、このような撮像素子の電荷蓄積開始走査では、例えば走査ライン毎に各画素のリセットが行われ、電荷蓄積が開始されることになる。以下、このような電荷蓄積開始走査をリセット走査と称する。その後、後幕のメカニカルシャッターによって撮像素子が遮光された後、各画素の素子に蓄積された電荷を読み出す読み出し走査が行われる。従って、このリセット走査の走査パターンは、後幕のメカニカルシャッターの走行特性に合わせたものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−４１５２３号公報（段落番号００４４〜００５０、図１〜図３等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、一眼レフタイプのデジタルカメラが普及している。一眼レフタイプのデジタルカメラは一般に撮影レンズの交換が可能であり、装着された撮影レンズによりその焦点距離や、射出瞳距離（撮像面からレンズの射出瞳位置までの距離）は変化する。メカニカルシャッターと電子シャッターを併用した上述のシャッター機構を用いて撮像装置を構成する場合、電子シャッターは撮像素子面で機能するが、メカニカルシャッターは撮像素子面から光軸方向に離れて配置される。従って、撮影レンズの焦点距離、射出瞳距離等により、メカニカルシャッターによる撮像面の遮光位置は変化してしまう。このため、特にリセット走査の実行からメカニカルシャッターによる遮光までの時間が短い場合に、装着された撮影レンズによってシャッター走行方向に露出ムラが発生するという課題が生じることを見出した。
【０００５】
また、撮影レンズの絞込み、マクロレンズのフォーカス等によっても、射出瞳距離が変化し、メカニカルシャッターによる撮像面の遮光位置が変化するものがある。さらに、防振レンズが装着された場合、そのシフト量に応じて、メカニカルシャッターによる撮像面の遮光位置が変化する。従って、これらの要因によっても、上述したようなシャッター走査方向の露光ムラが発生することになる。
【０００６】
そこで、メカニカルシャッターと電子シャッターを併用したシャッター機構において、レンズの状況、あるいは、撮像素子の状況に起因したシャッター走査方向の露光ムラを減少させるために更なる改良が必要であると思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明による撮像装置は、
光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、
前記撮像素子を露光させる方向及び遮光する方向に走行するメカニカルシャッターと、
前記撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段と、
前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行い前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第１の露光制御と、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行わずに前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第２の露光制御とを行う制御手段を有し、
前記制御手段は、前記光学ユニットの状態に応じて、前記第１の露光制御と前記第２の露光制御とを切り替える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、メカニカルシャッターと電子シャッターを併用したシャッター機構において、レンズの状況に起因したシャッター走査方向の露光ムラが減少する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】電子先幕とメカ後幕の関係を示す正面図である。
【図３】撮影動作前半の射出瞳距離とメカ後幕と電子先幕の関係を示す断面図である。
【図４】撮影動作後半の射出瞳距離とメカ後幕と電子先幕の関係を示す断面図である。
【図５】異なる射出瞳距離における電子先幕の走査曲線と、メカ後幕の走行曲線の関係を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる撮像装置の撮影動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態にかかる撮像装置のカメラＣＰＵによる走査パターン制御のための機能構成を説明する図である。
【図８】本発明の第１実施形態にかかる撮像装置の走査パターンの決定処理を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】撮影動作前半のレンズのシフト量とメカ後幕と電子先幕の関係を示す断面図である。
【図１１】撮影動作後半のレンズのシフト量とメカ後幕と電子先幕の関係を示す断面図である。
【図１２】異なるレンズのシフト量における電子先幕の走査曲線と、メカ後幕の走行曲線の関係を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態にかかる撮像装置の撮影動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態にかかる撮像装置のカメラＣＰＵによる走査パターン制御のための機能構成を説明する図である。
【図１５】本発明の第２実施形態にかかる撮像装置の走査パターンの決定処理を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の第３実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第３実施形態にかかる撮像装置の撮影動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第４実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第４実施形態にかかる撮像装置のカメラＣＰＵによる走査パターン制御のための機能構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
まず、本実施形態にかかる撮像装置の構成について、図１を用いて説明する。本実施形態の撮像装置は、カメラ本体１００と、カメラ本体１００に装着される光学ユニットとしての交換レンズ１０１とを有している。まず、カメラ本体１００内の構成について説明する。
【００１２】
撮像装置が非撮影状態（図１に示す状態）にある場合において、撮影レンズ１１４を通過した被写体光束のうちの一部の光束は、撮影光路内に位置するミラー１０２で反射してファインダ光学系１０３に導かれる。これにより、撮影者は、ファインダ光学系１０３を介して被写体像を観察することができる。
【００１３】
レリーズ釦が押されて撮像装置が非撮影状態から撮影状態に移行すると、ミラー１０２が撮影光路から退避する。これにより、撮影レンズ１１４からの被写体光束は、ＣＭＯＳセンサである撮像素子１０４側に向かう。ここで、撮像素子１０４に対して物体側（レンズ側）にはフォーカルプレンシャッター（以下、メカニカルシャッター）１０５が配置されている。メカニカルシャッター１０５は、複数の遮光羽根で構成されたメカ後幕を有する。
【００１４】
カメラＣＰＵ１１３は、シャッター駆動回路１０６を介してメカニカルシャッター１０５の駆動を制御する。また、撮像素子１０４には、パルス発生回路１０７から走査クロック（水平駆動パルス）や所定の制御パルスが供給される。パルス発生回路１０７で発生した走査クロックのうち垂直走査用のクロックは、垂直駆動変調回路１０８によって所定のクロック周波数に変調されて、撮像素子１０４に入力される。この垂直駆動変調回路１０８によって電子先幕としてのリセット走査の走査パターンが決定される。また、パルス発生回路１０７は、信号処理回路１０９にもクロック信号を出力する。信号処理回路１０９は、撮像素子１０４から読み出された信号に対して所定の処理（色処理やガンマ補正等）を施すことにより画像データを生成する。生成された画像データは、映像表示回路１１０に出力されて撮影画像として表示されたり、画像記録回路１１１に記録されたりする。スイッチユニット１１２は、撮影条件等を設定するために操作されるスイッチや、撮影準備動作および撮影動作を開始させるために操作されるスイッチ（レリーズ釦）を含む。カメラＣＰＵ１１３は、スイッチユニット１１２の操作に応じた動作を行う。
【００１５】
次に交換レンズ１０１内の構成について説明する。撮影レンズ１１４は、光軸方向に移動可能である。ここで、図１では、１つのレンズとして示しているが、実際にはズームレンズ等、複数のレンズユニットで構成されている。レンズＣＰＵ１１５は、レンズ駆動回路１１６を介して、撮影レンズ１１４の駆動を制御する。また、レンズＣＰＵ１１５は、絞り駆動回路１１７を介して絞り駆動機構１１７ａを駆動し、撮影動作時の被写体輝度に応じた絞りの制御を行う。ズーム駆動機構１１８を操作（本実施形態では手動操作）することによりズーム位置が決定される。決定されたズーム位置はズーム位置検出回路１１９により検出され、レンズＣＰＵ１１５に送られる。レンズＣＰＵ１１５は、交換レンズ１０１側の通信接点１２０およびカメラ本体１００側の通信接点１２１を介して、カメラ本体１００内のカメラＣＰＵ１１３と通信可能となっている。レンズＣＰＵ１１５は、当該交換レンズ１０１の種類や、焦点距離、射出瞳距離、ズーム位置等をカメラＣＰＵ１１３に通知する。走査パターン保持部１５０は、後述する電子先幕の走査パターン（リセットラインの動作パターン）を複数種類保持する。
【００１６】
本実施形態の撮像装置は、一般的なメカ先幕に代えて電子シャッター（電子先幕）を採用し、電子先幕とメカ後幕を用いて本撮影を行う構成となっている。
【００１７】
図２は、撮像素子およびメカ後幕をレンズ側から光軸方向に沿って観察した様子を示す図である。図２はレリーズ釦の押下により撮影が開始された後の、電子先幕のリセット走査およびメカ後幕のシャッター走行が途中にあるときの状態を示している。矢印１は、電子先幕のリセット走査の走査方向（電子先幕の走行方向）と、メカ後幕の走行方向を示す。なお、撮影動作で電子先幕のリセット走査を行う場合、撮影レンズ１１４を介して撮像素子１０４の撮像面で結像した被写体像は上下が反転する。そのため、図２のように撮像面の下側から上側に向かってリセット走査が行われると、画像上部から画像下部へリセット走査及びシャッター走行が行われることになる。
【００１８】
図２において、２は、撮像素子１０４の撮像面を示している。３は、メカニカルシャッター１０５のメカ後幕である。図２では、メカ後幕３が撮像面２の一部の領域を遮光している状態が示されている。４は、撮像素子１０４におけるリセット走査を行っているライン（リセットライン）を示す。リセット走査はリセットライン４上の画素の蓄積電荷量をゼロにするものであり、リセットライン４は電子先幕の先端に相当する。
【００１９】
リセットライン４とメカ後幕３の先端部５との間のスリットによって形成される領域６は、撮像素子１０４において露光による電荷蓄積が行われている領域（電荷蓄積領域）である。電荷蓄積領域は電子先幕とメカ後幕の走行に従って、矢印１の方向へ移動していくことになる。撮像素子１０４内の画素において、リセットライン４が通過してから、すなわち、リセット動作が開始されてから、メカ後幕３によって遮光状態となるまでの時間は、当該画素の露光による電荷蓄積時間となる。リセットライン４が矢印１の方向へ走行して各ラインの電荷蓄積が開始されるので、電荷蓄積の開始タイミングは撮像素子１０４のライン毎で異なる。即ち、撮像面２のうち最も下に位置するラインで電荷蓄積動作が最も早く開始され、最も上に位置するラインで電荷蓄積動作が最も遅く開始される。
【００２０】
撮像面２の下部から上部へ向かうリセットライン４の移動は、垂直駆動変調回路１０８により制御される。このリセットライン４の移動は図５の（Ａ）、（Ｂ）で後述するように制御され、このリセットライン４の移動パターンを走査パターンと称する。この走査パターンは、撮像素子の領域（ライン）別にリセット走査が行われるタイミングを示したものということができる。走査パターン保持部１５０にはこのような走査パターンが複数保持されている。カメラＣＰＵ１１３は、これらのうちの一つを選択し、選択した走査パターンに従ってリセットライン４が移動するように垂直変調回路１０８を制御する。詳細は後述する。
【００２１】
図３、図４は撮影レンズとメカニカルシャッター、撮像素子の関係を示す断面図である。図３、図４において、レンズ１１４ａは焦点距離が長く、射出瞳距離が長い状態での撮影レンズを示し、レンズ１１４ｂは焦点距離が短く、射出瞳距離が短い状態での撮影レンズを示している。また、７はシャッター地板、８はシャッター羽根押さえである。また、１１４ａ'、１１４ｂ'はそれぞれレンズ１１４ａ、１１４ｂの瞳位置（射出瞳位置）を示している。
【００２２】
図３は撮影動作におけるシャッターの開き始めの状態を示している。スリット幅Ａは、射出瞳距離の長いレンズ１１４ａの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｂは、射出瞳距離が短いレンズ１１４ｂの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。
【００２３】
図３のタイミングでは、スリット幅Ｂの方がスリット幅Ａよりも大きい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅Ｂに示される領域において、レンズ１１４ｂを用いた場合の露光量はレンズ１１４ａを用いた場合の露光量より大きくなる。従って、レンズ１１４ａで適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、シャッターの開き出しにおいては、レンズ１１４ｂで撮影されたとき、露出がオーバーになってしまうことになる。
【００２４】
また、図４は撮影動作後半（撮影終了間近）の状態を示している。スリット幅Ａ'は、焦点距離が長く、射出瞳距離の長いレンズ１１４ａの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｂ'は、焦点距離が短く、射出瞳距離が短いレンズ１１４ｂの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。
【００２５】
図４に示されるタイミングでは、図３に示したシャッターの開き始めの状態とは逆に、スリット幅Ｂ'の方がスリット幅Ａ'よりも小さい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅Ａ'に示される領域において、レンズ１１４ａを用いた場合の露光量はレンズ１１４ｂを用いた場合の露光量より大きくなる。そのため、レンズ１１４ａで適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、レンズ１１４ｂで撮影されたとき、露出がアンダーになってしまう。以上のような結果、画像の上部と下部とに露光ムラ（所謂、上下方向の露光ムラ）が発生してしまう。
【００２６】
図５（Ａ）、（Ｂ）は、シャッター制御における電子先幕のリセット走査の走査パターンとメカ後幕の走行パターンとの関係を示す図である。図５（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は時間、縦軸は撮像素子上の下から上への距離（位置）をあらわしている。図５（Ａ）において、１２はメカ後幕の走行カーブを表し、走行開始から徐々に速度が上がる状態を表している。１１は電子先幕のリセット走査の走査カーブを表す。走査カーブ１１と走行カーブ１２の時間方向の距離が撮像素子の各ラインの露光時間を表す。図５（Ａ）では、撮像素子の下から上に渡ってほぼ同じ露光時間となっている。撮影レンズの焦点距離と射出瞳距離が十分長いとき（例えば５００ｍｍ以上のとき）は、メカ後幕の走行カーブとほぼ同じ形状の走査カーブで適正な露光が得られる。
【００２７】
しかし、前述したように焦点距離が短く、射出瞳距離が短いレンズを用いた場合には、射出瞳距離が長いレンズを用いた場合に比べて、レンズを通過した光線の撮像素子への入射角度が光軸に対して大きな角度となり得る。そのため、図５（Ａ）に示すようなシャッター制御では、撮像面下部（＝画像の上部）において露出がオーバーとなり、撮像面上部（＝画像の下部）において露出がアンダーとなる。そのため、撮像面下部で露光時間を短くし、撮像面上部で露光時間を長くするように、電子先幕の走査カーブを調整する。即ち、図５（Ｂ）に示すように走査カーブ１１を１１'に示す走査カーブに補正することが必要となる。
【００２８】
以上のような補正処理について図６のフローチャートを参照して、カメラの動作を追いながら説明する。なお、図６に示す処理はカメラＣＰＵ１１３が主体となって実行される処理である。
【００２９】
スイッチユニット１１２内のレリーズ釦の第１ストローク（所謂、半押し状態）が検出される（ＳＷ１ＯＮの状態）と処理はステップＳ１０１からステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２において、カメラＣＰＵ１１３は装着された交換レンズ１０１の焦点距離、射出瞳距離等のレンズ情報をレンズＣＰＵ１１５から取得する。次に、装着された交換レンズ１０１がズームレンズの場合は、ステップＳ１０３からステップＳ１０４へ進み、レンズＣＰＵ１１５よりズーム位置情報を取得する。なお、交換レンズ１０１のレンズＣＰＵ１１５は、当該レンズの焦点位置、射出瞳距離等のレンズ情報や、ズーム位置検出回路１１９で検出されたズーム位置に基づいて生成したズーム位置情報をカメラＣＰＵ１１３の要求に応じて通知する。
【００３０】
次いで、ステップＳ１０５において、不図示の測光センサからの出力とＩＳＯ感度設定等の情報により、レンズの絞りを決定する。次に、ステップＳ１０６に進み、不図示の測距系によって被写体距離情報が取得され、撮影レンズのフォーカス位置が決定される。そして、ステップＳ１０７において、被写体輝度と絞り、ＩＳＯ感度設定等によりシャッター速度が決定される。次のステップＳ１０８では、上記の交換レンズ１０１の焦点距離、射出瞳距離、ズーム位置、絞り値、フォーカス位置等に基づき、電子先幕の走査カーブパターンが決定される。ここで、カメラＣＰＵ１１３は、垂直駆動変調回路１０８の設定を、例えば、図５（Ｂ）の走査カーブ１１'のように変更する。この走査カーブ１１'は、焦点距離が短く、射出瞳距離が短いレンズの場合に適切なものである。走査カーブ１１'は、メカ後幕の走行カーブ１２とほぼ等しい動作を示す走査カーブ１１に対して、電子先幕のリセット走査の開始タイミングを遅らせ、かつ、走査終了タイミングを早めたものである。
【００３１】
以下、ステップＳ１０８の処理を、図７、図８を参照して更に詳細に説明する。図７は本実施形態による電子先幕（リセット走査）の走査パターン制御に関する構成を示すブロック図である。また、図８は走査パターンの設定処理（ステップＳ１０８）を表すフローチャートである。
【００３２】
カメラＣＰＵ１１３は、情報収集部１１３ａ、走査パターン設定部１１３ｂ、垂直駆動変調回路制御部１１３ｃとして機能する。情報収集部１１３ａは、射出瞳距離に関連する情報を収集し、これを走査パターン設定部１１３ｂに渡す（ステップＳ２０１）。即ち、情報収集部１１３ａは、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４で取得された情報や、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７で設定された情報のうち、射出瞳距離の判定に用いる情報を取得する。走査パターン設定部１１３ｂは情報収集部１１３ａが取得した情報に基づいて電子先幕の走査パターンを決定する（ステップＳ２０２〜Ｓ２０５）。
【００３３】
まず、ステップＳ２０２において、シャッタースピードが所定値よりも遅い（シャッター秒時が所定値より長い）、あるいは、交換レンズ１０１がズームレンズではない、のいずれかを満たしているか否を判定する。そしてこの条件を満たしている場合はステップＳ２０５へ進み、標準の走査パターンを適用すべき走査パターンに決定する。本実施形態では、標準の走査パターンとして、例えば、図５（Ａ）の走査カーブ１１のようにメカ後幕とカーブ形状がほぼ同じもの（撮影開始から終了まで撮像素子の各ラインの露光時間がほぼ同じ）を採用する。
【００３４】
撮影レンズの焦点距離、射出瞳距離によって発生する露出ムラは、前述したように高速秒時でシャッターのスリット幅が狭いときに、特に露出ムラが大きく発生する。よって、本実施形態では、シャッター秒時が長く（例えば１／８秒以下）、露出ムラが発生しても十分に無視できるシャッター秒時の範囲では、電子先幕のリセット走査の走査パターンの補正を行わないようにしているのである。もちろんこの構成はオプションであり、ステップＳ２０２，Ｓ２０５は省略されてもよい。
【００３５】
一方、交換レンズ１０１がズームレンズであって、かつ、シャッタースピードが所定値以上（シャッター秒時が所定値以下）の場合、処理はステップＳ２０２からステップＳ２０３へ進む。そして、走査パターン設定部１１３ｂはステップＳ２０１で取得した情報から射出瞳距離を決定する。そして、ステップＳ２０４において、決定した射出瞳距離に基づいて採用すべき走査パターンを決定する。これは言い換えれば、メカニカルシャッター１０５と撮像素子１０４間の距離に対する撮影レンズ１１４の射出瞳位置とメカニカルシャッター１０５間の距離の比に応じて、採用すべき走査パターンを決定していることになる。本実施形態ではメカニカルシャッター１０５と撮像素子１０４の距離が固定されているため、これらを求めずとも、射出瞳距離に関する情報から走査パターンを決定できる。
【００３６】
なお、本実施形態では、予め複数の走査パターンが走査パターン保持部１５０に保持されている。走査パターン設定部１１３ｂは情報収集部１１３ａから取得した情報に基づいて決定した射出瞳距離に基づいて適用すべき走査パターンを走査パターン保持部１５０から選択する。例えば、走査パターン保持部１５０に、露出ムラを許容範囲に抑えるための走査パターンを射出瞳距離に対応付けて登録しておく。そして、走査パターン設定部１１３ｂはステップＳ２０３で決定した射出瞳距離に従って対応する走査パターンを走査パターン保持部１５０から読み出し、適用する走査パターンを決定する。具体的には、例えば、射出瞳距離が短いほど撮像面下部では露光時間を短く、撮像面上部では露光時間を長く設定した走査パターンが選択される。このように、例えばシャッター秒時が同じ場合であっても、射出瞳距離が異なれば走査パターン設定部１１３ｂが設定する走査パターンが異なる。
【００３７】
図６に戻って、以上のようにして電子先幕のリセット走査の走査パターンが決定された後、レリーズ釦の第２ストローク即ち全押し状態（ＳＷ２ＯＮ）が検出されると、ステップＳ１１０からステップＳ１１１へ進み、撮影動作を実行する。まず、ステップＳ１１１において、ミラー１０２をアップする。そして、ステップＳ１１２において、ステップＳ１０８で決定された走査カーブによる電子先幕の駆動を開始する。すなわち、垂直駆動変調回路１１３ｃが、走査パターン設定部１１３ｂによって決定された走査パターンに従ってリセット走査を実行するべく、垂直駆動変調回路１０８を制御する。そして、ステップＳ１１３においてメカ後幕を駆動制御する。
【００３８】
例えば、交換レンズ１０１の撮影レンズ１１４が、焦点距離が短く、射出瞳距離が短いレンズの場合、図５（Ｂ）の走査カーブ１１'が選択され、この走査パターンに従った電子先幕の駆動（リセット走査）が実行される。また、メカ後幕については走行カーブ１２に従った走行が実行される。こうして、撮像素子上で電荷蓄積動作が順次行われ、撮影動作が完了する。最後に、ステップＳ１１４において、ミラー１０２のダウンとシャッターチャージが行われて撮影の一連のシーケンスが終了する。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、撮影レンズの情報により、電子先幕の走査パターンを切り替えることにより、露出ムラの低減された適正画像が撮影可能となる。
【００４０】
なお、ステップＳ２０３における射出瞳距離の決定は、例えば、装着されている交換レンズ１０１のレンズＣＰＵ１１５から取得されたレンズ焦点距離により行うことができる。また、特に明示的に射出瞳距離を決定する必要はなく、例えばレンズ焦点距離をそのまま用いて走査パターンを切り替えるようにしてもよい。
【００４１】
走査パターンの切替（或いは射出瞳距離の決定）に利用可能な情報の例としては以下のものが挙げられる。なお、本実施形態では、走査パターンの決定に用いるべく取得されるこれらの情報（射出瞳距離そのものの情報を含む）を総称して射出瞳距離に関する情報ということにする。射出瞳距離に関する情報としては例えば以下のものが挙げられる。
【００４２】
例えば、マクロレンズ等フォーカス時の繰り出し量の大きいレンズ等では、その繰り出し量によって射出瞳距離が変化する。従って、フォーカス時の繰り出し量といったようなフォーカス情報に従って電子先幕のリセット走査の走査パターンを変更するように構成してもよい。
【００４３】
また、開放絞りの大きい（例えばＦ１.２）レンズなどでは、絞りの開口径を大きくするほど、射出瞳距離が短いレンズと同様の露光ムラが生じる。よって、上述のメカニカルシャッター１０５を用いるのであれば、絞りの開口径が大きくなるほど、撮像面下部ではリセット走査からメカ後膜が通過するまでの時間を短くし、撮像面上部では長くすればよい。さらに、一般的には、ズームレンズの焦点距離を短くすれば射出瞳距離も短くなるので、ズームレンズの焦点距離が短くなるほど、撮像面下部ではリセット走査からメカ後膜が通過するまでの時間を短くし、撮像面上部では長くすればよい。ただし、レンズの種類によってはズームレンズの焦点距離を短くすると反対に射出瞳距離が長くなることもあるので、レンズの種類に応じて適宜走査パターンを選択する必要がある。
【００４４】
またさらに、電子先幕のリセット走査の走査パターンに関しては、露出ムラの許容範囲で、各レンズをグループ分けし、そのグループごとに電子先幕のリセット走査の走査パターンを変更しても良い。この場合、レンズの種別に応じて走査パターンが決定されることになる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態にかかる撮像装置の構成について、図９を用いて説明する。第２実施形態の撮像装置は、第１実施形態（図１）に示した撮像装置に対して、交換レンズ２０１がシフト可能な撮影レンズ２１４、レンズシフト機構２１８およびシフト位置検出回路２１９を備えている点が異なる。
【００４６】
撮影レンズ２１４は、合焦のために光軸方向に移動可能となっており、更に後述するように光軸に対して横切る（直交する）方向に平行移動が可能なシフト機構を有し、所謂アオリ撮影が可能なレンズである。レンズシフト機構２１８を操作することにより撮影レンズ２１４のシフト位置が決定される。決定されたシフト位置はシフト位置検出回路２１９により検出され、レンズＣＰＵ１１５に送られる。
【００４７】
図１０、図１１は本実施形態における撮影レンズとメカニカルシャッター、撮像素子の関係を示す断面図である。図１０、図１１において、実線で示したレンズ２１４ａはシフトをさせずに基準光軸位置にある（シフト量がゼロである）レンズを示している。破線で示したレンズ２１４ｂはメカニカルシャッターの走行方向と同じ方向に基準光軸位置からシフト量ｙだけシフトした位置にあるレンズを示している。また、７はシャッター地板、８はシャッター羽根押さえである。
【００４８】
図１０は撮影動作におけるシャッターの開き始めの状態を示している。スリット幅Ｃは、シフト量がゼロであるレンズ２１４ａの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｄは、シフト量がｙであるレンズ２１４ｂの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。
【００４９】
図１０のタイミングでは、スリット幅Ｄの方がスリット幅Ｃよりも大きい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅Ｄに示される領域において、レンズ２１４ｂの位置にある場合の露光量はレンズ２１４ａの位置にある場合の露光量より大きくなる。従って、レンズ２１４ａで適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、シャッターの開き出しにおいては、レンズ２１４ｂで撮影されたとき、露出がオーバーになってしまうことになる。
【００５０】
また、図１１は撮影動作後半（撮影終了間近）の状態を示している。スリット幅Ｃ’は、シフト量がゼロであるレンズ２１４ａの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｄ’は、シフト量がｙであるレンズ２１４ｂの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。
【００５１】
図１１に示されるタイミングでは、図１０に示したシャッターの開き始めの状態と同様に、スリット幅Ｄ’の方がスリット幅Ｃ’よりも大きい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅Ｄ’に示される領域において、レンズ２１４ｂの位置にある場合の露光量はレンズ２１４ａの位置にある場合の露光量より大きくなる。従って、レンズ２１４ａで適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、レンズ２１４ｂで撮影されたとき、露出がオーバーになってしまうことになる。また、シャッターの開き始めから開き終わりまでの間で、露出オーバーになる量は一定ではなく、変化しているため、その結果、画像の上部と下部とに露光ムラ（所謂、上下方向の露光ムラ）が発生してしまう。
【００５２】
図１２（Ａ）、（Ｂ）は、シャッター制御における電子先幕のリセット走査の走査パターンとメカ後幕の走行パターンとの関係を示す図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は時間、縦軸は撮像素子上での下から上への距離をあらわしている。尚、図１２（Ａ）は図５（Ａ）と同じものをあらわしている。
【００５３】
前述したようにメカニカルシャッターの走行方向と同方向にシフト量ｙだけシフトした位置にあるレンズの場合には、露出がオーバーになる。具体的には、図１２（Ａ）に示すようなシャッター制御では、特に撮像面下部（＝画像の上部）において露出がオーバーとなり、撮像面上部（＝画像の下部）においても少量の露出オーバーとなる。そのため、撮像面下部で露光時間を多めに短くし、撮像面上部で露光時間を少なめに短くするように、電子先幕の走査カーブを調整する。即ち、図１２（Ｂ）に示すように走査カーブ１１を１１”に示す走査カーブに補正することが必要となる。
【００５４】
又、上述とは逆に、メカニカルシャッターの走行方向と逆方向に光軸がシフトした位置にあるレンズの場合では、シフト量無しの場合での電子先幕のリセット走査の走査パターンを設定すると、露出がアンダーになる。従って、撮像面下部で露光時間を少なめに長くし、撮像面上部で露光時間を多めに長くするように、電子先幕の走査カーブを調整することになる。
【００５５】
以上のような補正処理について図１３のフローチャートを参照して、カメラの動作を追いながら説明する。なお、図１３に示す処理はカメラＣＰＵ１１３が主体となって実行される処理である。
【００５６】
図１３のフローチャートは、図６のフローチャートのステップＳ１０３、Ｓ１０４およびＳ１０８を、ステップＳ３０３、Ｓ３０４およびＳ３０８に置き換えたものである。ここでは、これらステップＳ３０３、Ｓ３０４およびＳ３０８について説明する。
【００５７】
ステップＳ１０２からステップＳ３０３に進むと、装着された交換レンズ２０１がシフトレンズか否かを判定する。交換レンズ２０１がシフトレンズである場合は、ステップＳ３０３からステップＳ３０４へ進み、レンズＣＰＵ１１５よりシフト位置情報を取得する。なお、交換レンズ２０１のレンズＣＰＵ１１５は、当該レンズの焦点位置等のレンズ情報や、シフト位置検出回路２１９で検出されたレンズのシフト位置に基づいて生成した情報をカメラＣＰＵ１１３の要求に応じて通知する。そしてステップＳ１０５に進む。
【００５８】
また、ステップＳ１０７からステップＳ３０８に進むと、上記の交換レンズ２０１の種類、焦点距離、レンズのシフト位置等に基づき、電子先幕の走査カーブパターンが決定される。ここで、カメラＣＰＵ１１３は、垂直駆動変調回路１０８の設定を、例えば、図１２（Ｂ）の走査カーブ１１”のように変更する。この走査カーブ１１”は、メカニカルシャッターの走行方向と同じ方向に光軸がシフトしたレンズに対して適切なものである。走査カーブ１１”は、メカ後幕の走行カーブ１２とほぼ等しい動作を示す走査カーブ１１に対して、電子先幕のリセット走査の開始タイミングを遅らせ、かつ、走査終了タイミングも開始タイミングの遅延時間より少量分遅らせたものである。
【００５９】
以上、第２実施形態ではアオリ撮影可能なレンズで特に光学軸が撮像面に対して平行に移動可能なシフト光学系を有する撮影レンズの場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、撮影時に手振れによるブレ画像が撮影されることを防止するためにレンズ群のうち少なくとも一部をシフトする防振レンズであっても上記と同様の処理を適用できる。また、アオリ撮影可能なレンズで光学軸が撮像面に対して傾倒可能なティルト機構を有する撮影レンズであっても、「シフト」を「ティルト」に置き換えて同様の構成を説明できる。
【００６０】
以下、ステップＳ３０８の処理を、図１４、図１５を参照して更に詳細に説明する。図１４は本実施形態による電子先幕（リセット走査）の走査パターン制御に関する構成を示すブロック図である。また、図１５は走査パターンの設定処理（ステップＳ３０８）を表すフローチャートである。
【００６１】
カメラＣＰＵ１１３の情報収集部１１３ａは、アオリ撮影可能なレンズにおいては、レンズのシフト位置あるいは、ティルト角度、更に手振れ防止の効果を発揮するレンズにおいては、レンズ群の一部であるシフト光学系のシフト位置に関連する情報を収集する。そして、これを走査パターン設定部１１３ｂに渡す（ステップＳ４０１）。走査パターン設定部１１３ｂは情報収集部１１３ａが取得した情報に基づいて電子先幕の走査パターンを決定する（ステップＳ４０２〜Ｓ４０５）。
【００６２】
まず、ステップＳ４０２において、シャッタースピードが所定値よりも遅い（シャッター秒時が所定値より長い）、あるいは、シフト／ティルトレンズではない、のいずれかを満たしているか否かを判定する。この条件を満たしている場合はステップＳ４０５へ進み、標準の走査パターンを適用すべき走査パターンに決定する。本実施形態では、標準の走査パターンとして、例えば、図１２（Ａ）の走査カーブ１１のようにメカ後幕とカーブ形状がほぼ同じもの（撮影開始から終了まで撮像素子の各ラインの露光時間がほぼ同じ）を採用する。
【００６３】
撮影レンズのシフト位置あるいは、ティルト方向とティルト量によって発生する露出ムラは、前述したように高速秒時でシャッターのスリット幅が狭いときに、特に露出ムラが大きく発生する。よって、本実施形態でも、第１実施形態と同様にシャッター秒時が長く（例えば１／８秒以下）、露出ムラが発生しても十分に無視できるシャッター秒時の範囲では、電子先幕のリセット走査パターンの補正を行わないようにしている。もちろんこの構成はオプションであり、ステップＳ４０２，Ｓ４０５は省略されてもよい。
【００６４】
一方、交換レンズ２０１がシフト／ティルトレンズであって、かつ、シャッタースピードが所定値以上（シャッター秒時が所定値以下）である場合、処理はステップＳ４０２からステップＳ４０３へ進む。そして、走査パターン設定部１１３ｂはステップＳ４０１で取得した情報からシフト位置（あるいはティルト角度）を決定する。そして、ステップＳ４０４において、決定したシフト位置（あるいはティルト角度）に基づいて採用すべき走査パターンを決定する。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、撮影レンズの情報により、電子先幕の走査パターンを切り替えることにより、露出ムラの低減された適正画像が撮影可能となる。
【００６６】
なお、ステップＳ４０３におけるシフト位置（あるいはティルト角度）の決定は、例えば、装着されている交換レンズ２０１のレンズＣＰＵ１１５から取得されたシフト位置情報により行うことができる。
【００６７】
走査パターンの切替に利用可能な情報の例として、本実施形態では、主にアオリ撮影可能なレンズで特に光学軸が平行に移動可能なシフト光学系を有する撮影レンズの場合について説明した。これは、アオリ撮影可能なレンズで光学軸が傾倒可能なティルト機構を有する撮影レンズであっても同様であることは上述したとおりである。
【００６８】
又、他にも、撮影時に手振れによるブレ画像が撮影されることを防止するため、レンズ群のうち少なくとも一部をシフトする防振レンズに適用することが考えられる。
【００６９】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態にかかる撮像装置の構成について、図１６を用いて説明する。第３実施形態の撮像装置は、第２実施形態（図９）に示した撮像装置に対して、それぞれが複数の遮光羽根で構成され、互いに独立して動くメカ先幕とメカ後幕を有するメカニカルシャッター３０５を備えている点が異なる。尚、このようなメカニカルシャッター３０５は周知であるので、その構成の詳細な説明は省略する。
【００７０】
第３実施形態での補正処理について、図１７のフローチャートを参照して、カメラの動作を追いながら説明する。なお、図１３に示す処理に対して、一部変更が加えられたフローであるため、以下では変更部分のＳ５１１〜Ｓ５１７の箇所について説明する。
【００７１】
ステップＳ３０４にてレンズＣＰＵ１１５よりシフト位置情報を取得すると、ステップＳ５０４にてそのシフト量が所定値以上であるか否かを判定する。シフト量が所定値未満の場合は、電子シャッターを先幕として、メカニカルシャッターを後幕として動作させるために、ステップＳ１０５へ進む。反対に、シフト量が所定値以上の場合は、メカニカルシャッターを先幕および後幕として動作させるためにステップＳ５０５に進む。
【００７２】
レンズのシフト量が大きい場合には、発生し得る露出ムラも大きくなる。従って、電子シャッターによる先幕走行のタイミング補正を大きく必要とするが、補正しきれる範囲を超えた場合には、先幕においてもメカニカルシャッターを使用する。
【００７３】
電子シャッターのリセット走査は、メカニカルシャッターを先幕として走行する場合に比べて、露光開始を早いタイミングで行えるため、レリーズタイムラグが短いという利点がある。しかしながら、上述の如く、シフト量が大きく露出ムラの懸念がある場合に限り、メカニカルシャッターを先幕として駆動させる制御に切り替える。
【００７４】
次のステップＳ５０５、Ｓ５０６、Ｓ５０７、Ｓ５１０およびＳ５１１は、図６のステップＳ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１１０およびＳ１１１と同様である。そしてステップＳ５１２、Ｓ１１３において、ステップＳ５０７で決定されたシャッター速度に応じたタイミングでメカ先幕、メカ後幕をそれぞれ走行させる。
【００７５】
なお、上記ではシフトレンズのシフト量に応じて、先幕として電子シャッターを用いるかメカニカルシャッターを用いるかを決定したがこれに限られるものではない。例えば、射出瞳距離が所定値未満の場合には先幕としてメカニカルシャッターを動作させ、所定値より大きい場合には先幕として電子シャッターを動作させることも可能である。他にも、絞りの開口径が所定値よりも大きい場合や、ズームレンズの焦点距離が所定値未満の場合には先幕としてメカニカルシャッターを動作させ、他の場合には先幕として電子シャッターを動作させるようにしてもよい。
【００７６】
（第４実施形態）
さらに本発明の第４実施形態にかかる撮像装置の構成について、図１８を用いて説明する。第４実施形態の撮像装置は、第１実施形態（図１）に示した撮像装置に対して、防振のためにシフトさせることができる撮像素子４０４を備えている点が異なる。この撮像素子４０４は防振機能を持たせるために撮影レンズを光軸位置からシフトさせる代わりに、撮像素子４０４の中心を光軸位置からシフトさせることで防振機能を持たせたものである。撮像素子４０４をシフトさせたときのシャッター位置と露光量の関係は、第２実施形態でのレンズのシフト位置、シフト方向と同様に考えることができる。
【００７７】
図１９は本実施形態による電子先幕（リセット走査）の走査パターン制御に関する構成を示すブロック図である。図７に対して、撮像素子のシフト位置情報を検出するシフト位置検出回路４５０を備えている点が異なる。
【００７８】
図７でも説明したとおり、カメラＣＰＵ１１３は、情報収集部１１３ａ、走査パターン設定部１１３ｂ、垂直駆動変調回路制御部１１３ｃとして機能する。情報収集部１１３ａは、交換レンズ４０１のレンズ情報、適正露光を得るためのシャッタースピード情報に加え、防振機能を動作した時の撮像素子のシフト位置情報を検出する部位４５０の情報を収集し、これを走査パターン設定部１１３ｂに渡す。走査パターン設定部１１３ｂは情報収集部１１３ａが取得した情報に基づいて電子先幕の走査パターンを決定する。
【００７９】
従って、撮像素子のシフト量に応じてシャッター制御手段による電荷蓄積開始走査の走査パターンを設定する設定手段とを備えて走査パターンを切り替えることにより、露出ムラの低減された適正画像が撮影できる。
【符号の説明】
【００８０】
２ 撮像面
３ メカ後幕
４ リセットライン
５ メカ後幕の先端部
１００ カメラ本体
１０１、２０１ 交換レンズ
１０４、４０４ 撮像素子
１０５、３０５ メカニカルシャッター
１０６ シャッター駆動回路
１０７ パルス発生回路
１０８ 垂直駆動変調回路
１０９ 信号処理回路
１１３ カメラＣＰＵ
１１３ａ 情報収集部
１１３ｂ 走査パターン設定部
１１３ｃ 垂直駆動変調回路制御部
１１４ 撮影レンズ
１１５ レンズＣＰＵ
１１６ レンズ駆動回路
１１７ 絞り駆動回路
１１８ ズーム駆動機構
１１９ ズーム位置検出回路
１５０ 走査パターン保持部
２１４ シフトレンズ
２１８ レンズシフト機構
２１９ シフト位置検出回路
４５０ 撮像素子のシフト位置検出回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシャッターおよび電子シャッターを併用して撮像動作を行う撮像装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフタイプのデジタルカメラには、フォーカルプレンシャッター（以下、メカニカルシャッターと称す）と電子シャッターを併用して撮像動作を行うものがある。この種のシャッター機構では、メカニカルシャッターにより後幕が構成され、後幕の走行に先行して、撮像素子の画素の電荷蓄積開始走査を行う電子シャッターを駆動することにより撮影が行われる。ＣＭＯＳセンサを用いた撮像素子では、画素毎、或いは、複数画素からなる領域毎に画素のリセット（画素の蓄積電荷量をゼロにする走査）を行う。その後、画素毎或いは領域毎にそれぞれ所定の時間を経過してから信号読み出しの走査を行うことで電子シャッターを実現できる。即ち、このような撮像素子の電荷蓄積開始走査では、例えば走査ライン毎に各画素のリセットが行われ、電荷蓄積が開始されることになる。以下、このような電荷蓄積開始走査をリセット走査と称する。その後、後幕のメカニカルシャッターによって撮像素子が遮光された後、各画素の素子に蓄積された電荷を読み出す読み出し走査が行われる。従って、このリセット走査の走査パターンは、後幕のメカニカルシャッターの走行特性に合わせたものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−４１５２３号公報（段落番号００４４〜００５０、図１〜図３等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、一眼レフタイプのデジタルカメラが普及している。一眼レフタイプのデジタルカメラは一般に撮影レンズの交換が可能であり、装着された撮影レンズによりその焦点距離や、射出瞳距離（撮像面からレンズの射出瞳位置までの距離）は変化する。メカニカルシャッターと電子シャッターを併用した上述のシャッター機構を用いて撮像装置を構成する場合、電子シャッターは撮像素子面で機能するが、メカニカルシャッターは撮像素子面から光軸方向に離れて配置される。従って、撮影レンズの焦点距離、射出瞳距離等により、メカニカルシャッターによる撮像面の遮光位置は変化してしまう。このため、特にリセット走査の実行からメカニカルシャッターによる遮光までの時間が短い場合に、装着された撮影レンズによってシャッター走行方向に露出ムラが発生するという課題が生じることを見出した。
【０００５】
また、撮影レンズの絞込み、マクロレンズのフォーカス等によっても、射出瞳距離が変化し、メカニカルシャッターによる撮像面の遮光位置が変化するものがある。さらに、防振レンズが装着された場合、そのシフト量に応じて、メカニカルシャッターによる撮像面の遮光位置が変化する。従って、これらの要因によっても、上述したようなシャッター走査方向の露光ムラが発生することになる。
【０００６】
そこで、メカニカルシャッターと電子シャッターを併用したシャッター機構において、レンズの状況、あるいは、撮像素子の状況に起因したシャッター走査方向の露光ムラを減少させるために更なる改良が必要であると思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明による撮像装置は、
光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、
前記撮像素子を露光させる方向及び遮光する方向に走行するメカニカルシャッターと、
前記撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段と、
前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行い前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第１の露光制御と、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行わずに前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第２の露光制御とを行う制御手段を有し、
前記制御手段は、前記光学ユニットの状態に応じて、前記第１の露光制御と前記第２の露光制御とを切り替える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、メカニカルシャッターと電子シャッターを併用したシャッター機構において、レンズの状況に起因したシャッター走査方向の露光ムラが減少する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】電子先幕とメカ後幕の関係を示す正面図である。
【図３】撮影動作前半の射出瞳距離とメカ後幕と電子先幕の関係を示す断面図である。
【図４】撮影動作後半の射出瞳距離とメカ後幕と電子先幕の関係を示す断面図である。
【図５】異なる射出瞳距離における電子先幕の走査曲線と、メカ後幕の走行曲線の関係を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる撮像装置の撮影動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態にかかる撮像装置のカメラＣＰＵによる走査パターン制御のための機能構成を説明する図である。
【図８】本発明の第１実施形態にかかる撮像装置の走査パターンの決定処理を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】撮影動作前半のレンズのシフト量とメカ後幕と電子先幕の関係を示す断面図である。
【図１１】撮影動作後半のレンズのシフト量とメカ後幕と電子先幕の関係を示す断面図である。
【図１２】異なるレンズのシフト量における電子先幕の走査曲線と、メカ後幕の走行曲線の関係を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態にかかる撮像装置の撮影動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態にかかる撮像装置のカメラＣＰＵによる走査パターン制御のための機能構成を説明する図である。
【図１５】本発明の第２実施形態にかかる撮像装置の走査パターンの決定処理を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の第３実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第３実施形態にかかる撮像装置の撮影動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第４実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第４実施形態にかかる撮像装置のカメラＣＰＵによる走査パターン制御のための機能構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
まず、本実施形態にかかる撮像装置の構成について、図１を用いて説明する。本実施形態の撮像装置は、カメラ本体１００と、カメラ本体１００に装着される光学ユニットとしての交換レンズ１０１とを有している。まず、カメラ本体１００内の構成について説明する。
【００１２】
撮像装置が非撮影状態（図１に示す状態）にある場合において、撮影レンズ１１４を通過した被写体光束のうちの一部の光束は、撮影光路内に位置するミラー１０２で反射してファインダ光学系１０３に導かれる。これにより、撮影者は、ファインダ光学系１０３を介して被写体像を観察することができる。
【００１３】
レリーズ釦が押されて撮像装置が非撮影状態から撮影状態に移行すると、ミラー１０２が撮影光路から退避する。これにより、撮影レンズ１１４からの被写体光束は、ＣＭＯＳセンサである撮像素子１０４側に向かう。ここで、撮像素子１０４に対して物体側（レンズ側）にはフォーカルプレンシャッター（以下、メカニカルシャッター）１０５が配置されている。メカニカルシャッター１０５は、複数の遮光羽根で構成されたメカ後幕を有する。
【００１４】
カメラＣＰＵ１１３は、シャッター駆動回路１０６を介してメカニカルシャッター１０５の駆動を制御する。また、撮像素子１０４には、パルス発生回路１０７から走査クロック（水平駆動パルス）や所定の制御パルスが供給される。パルス発生回路１０７で発生した走査クロックのうち垂直走査用のクロックは、垂直駆動変調回路１０８によって所定のクロック周波数に変調されて、撮像素子１０４に入力される。この垂直駆動変調回路１０８によって電子先幕としてのリセット走査の走査パターンが決定される。また、パルス発生回路１０７は、信号処理回路１０９にもクロック信号を出力する。信号処理回路１０９は、撮像素子１０４から読み出された信号に対して所定の処理（色処理やガンマ補正等）を施すことにより画像データを生成する。生成された画像データは、映像表示回路１１０に出力されて撮影画像として表示されたり、画像記録回路１１１に記録されたりする。スイッチユニット１１２は、撮影条件等を設定するために操作されるスイッチや、撮影準備動作および撮影動作を開始させるために操作されるスイッチ（レリーズ釦）を含む。カメラＣＰＵ１１３は、スイッチユニット１１２の操作に応じた動作を行う。
【００１５】
次に交換レンズ１０１内の構成について説明する。撮影レンズ１１４は、光軸方向に移動可能である。ここで、図１では、１つのレンズとして示しているが、実際にはズームレンズ等、複数のレンズユニットで構成されている。レンズＣＰＵ１１５は、レンズ駆動回路１１６を介して、撮影レンズ１１４の駆動を制御する。また、レンズＣＰＵ１１５は、絞り駆動回路１１７を介して絞り駆動機構１１７ａを駆動し、撮影動作時の被写体輝度に応じた絞りの制御を行う。ズーム駆動機構１１８を操作（本実施形態では手動操作）することによりズーム位置が決定される。決定されたズーム位置はズーム位置検出回路１１９により検出され、レンズＣＰＵ１１５に送られる。レンズＣＰＵ１１５は、交換レンズ１０１側の通信接点１２０およびカメラ本体１００側の通信接点１２１を介して、カメラ本体１００内のカメラＣＰＵ１１３と通信可能となっている。レンズＣＰＵ１１５は、当該交換レンズ１０１の種類や、焦点距離、射出瞳距離、ズーム位置等をカメラＣＰＵ１１３に通知する。走査パターン保持部１５０は、後述する電子先幕の走査パターン（リセットラインの動作パターン）を複数種類保持する。
【００１６】
本実施形態の撮像装置は、一般的なメカ先幕に代えて電子シャッター（電子先幕）を採用し、電子先幕とメカ後幕を用いて本撮影を行う構成となっている。
【００１７】
図２は、撮像素子およびメカ後幕をレンズ側から光軸方向に沿って観察した様子を示す図である。図２はレリーズ釦の押下により撮影が開始された後の、電子先幕のリセット走査およびメカ後幕のシャッター走行が途中にあるときの状態を示している。矢印１は、電子先幕のリセット走査の走査方向（電子先幕の走行方向）と、メカ後幕の走行方向を示す。なお、撮影動作で電子先幕のリセット走査を行う場合、撮影レンズ１１４を介して撮像素子１０４の撮像面で結像した被写体像は上下が反転する。そのため、図２のように撮像面の下側から上側に向かってリセット走査が行われると、画像上部から画像下部へリセット走査及びシャッター走行が行われることになる。
【００１８】
図２において、２は、撮像素子１０４の撮像面を示している。３は、メカニカルシャッター１０５のメカ後幕である。図２では、メカ後幕３が撮像面２の一部の領域を遮光している状態が示されている。４は、撮像素子１０４におけるリセット走査を行っているライン（リセットライン）を示す。リセット走査はリセットライン４上の画素の蓄積電荷量をゼロにするものであり、リセットライン４は電子先幕の先端に相当する。
【００１９】
リセットライン４とメカ後幕３の先端部５との間のスリットによって形成される領域６は、撮像素子１０４において露光による電荷蓄積が行われている領域（電荷蓄積領域）である。電荷蓄積領域は電子先幕とメカ後幕の走行に従って、矢印１の方向へ移動していくことになる。撮像素子１０４内の画素において、リセットライン４が通過してから、すなわち、リセット動作が開始されてから、メカ後幕３によって遮光状態となるまでの時間は、当該画素の露光による電荷蓄積時間となる。リセットライン４が矢印１の方向へ走行して各ラインの電荷蓄積が開始されるので、電荷蓄積の開始タイミングは撮像素子１０４のライン毎で異なる。即ち、撮像面２のうち最も下に位置するラインで電荷蓄積動作が最も早く開始され、最も上に位置するラインで電荷蓄積動作が最も遅く開始される。
【００２０】
撮像面２の下部から上部へ向かうリセットライン４の移動は、垂直駆動変調回路１０８により制御される。このリセットライン４の移動は図５の（Ａ）、（Ｂ）で後述するように制御され、このリセットライン４の移動パターンを走査パターンと称する。この走査パターンは、撮像素子の領域（ライン）別にリセット走査が行われるタイミングを示したものということができる。走査パターン保持部１５０にはこのような走査パターンが複数保持されている。カメラＣＰＵ１１３は、これらのうちの一つを選択し、選択した走査パターンに従ってリセットライン４が移動するように垂直変調回路１０８を制御する。詳細は後述する。
【００２１】
図３、図４は撮影レンズとメカニカルシャッター、撮像素子の関係を示す断面図である。図３、図４において、レンズ１１４ａは焦点距離が長く、射出瞳距離が長い状態での撮影レンズを示し、レンズ１１４ｂは焦点距離が短く、射出瞳距離が短い状態での撮影レンズを示している。また、７はシャッター地板、８はシャッター羽根押さえである。また、１１４ａ'、１１４ｂ'はそれぞれレンズ１１４ａ、１１４ｂの瞳位置（射出瞳位置）を示している。
【００２２】
図３は撮影動作におけるシャッターの開き始めの状態を示している。スリット幅Ａは、射出瞳距離の長いレンズ１１４ａの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｂは、射出瞳距離が短いレンズ１１４ｂの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。
【００２３】
図３のタイミングでは、スリット幅Ｂの方がスリット幅Ａよりも大きい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅Ｂに示される領域において、レンズ１１４ｂを用いた場合の露光量はレンズ１１４ａを用いた場合の露光量より大きくなる。従って、レンズ１１４ａで適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、シャッターの開き出しにおいては、レンズ１１４ｂで撮影されたとき、露出がオーバーになってしまうことになる。
【００２４】
また、図４は撮影動作後半（撮影終了間近）の状態を示している。スリット幅Ａ'は、焦点距離が長く、射出瞳距離の長いレンズ１１４ａの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｂ'は、焦点距離が短く、射出瞳距離が短いレンズ１１４ｂの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。
【００２５】
図４に示されるタイミングでは、図３に示したシャッターの開き始めの状態とは逆に、スリット幅Ｂ'の方がスリット幅Ａ'よりも小さい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅Ａ'に示される領域において、レンズ１１４ａを用いた場合の露光量はレンズ１１４ｂを用いた場合の露光量より大きくなる。そのため、レンズ１１４ａで適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、レンズ１１４ｂで撮影されたとき、露出がアンダーになってしまう。以上のような結果、画像の上部と下部とに露光ムラ（所謂、上下方向の露光ムラ）が発生してしまう。
【００２６】
図５（Ａ）、（Ｂ）は、シャッター制御における電子先幕のリセット走査の走査パターンとメカ後幕の走行パターンとの関係を示す図である。図５（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は時間、縦軸は撮像素子上の下から上への距離（位置）をあらわしている。図５（Ａ）において、１２はメカ後幕の走行カーブを表し、走行開始から徐々に速度が上がる状態を表している。１１は電子先幕のリセット走査の走査カーブを表す。走査カーブ１１と走行カーブ１２の時間方向の距離が撮像素子の各ラインの露光時間を表す。図５（Ａ）では、撮像素子の下から上に渡ってほぼ同じ露光時間となっている。撮影レンズの焦点距離と射出瞳距離が十分長いとき（例えば５００ｍｍ以上のとき）は、メカ後幕の走行カーブとほぼ同じ形状の走査カーブで適正な露光が得られる。
【００２７】
しかし、前述したように焦点距離が短く、射出瞳距離が短いレンズを用いた場合には、射出瞳距離が長いレンズを用いた場合に比べて、レンズを通過した光線の撮像素子への入射角度が光軸に対して大きな角度となり得る。そのため、図５（Ａ）に示すようなシャッター制御では、撮像面下部（＝画像の上部）において露出がオーバーとなり、撮像面上部（＝画像の下部）において露出がアンダーとなる。そのため、撮像面下部で露光時間を短くし、撮像面上部で露光時間を長くするように、電子先幕の走査カーブを調整する。即ち、図５（Ｂ）に示すように走査カーブ１１を１１'に示す走査カーブに補正することが必要となる。
【００２８】
以上のような補正処理について図６のフローチャートを参照して、カメラの動作を追いながら説明する。なお、図６に示す処理はカメラＣＰＵ１１３が主体となって実行される処理である。
【００２９】
スイッチユニット１１２内のレリーズ釦の第１ストローク（所謂、半押し状態）が検出される（ＳＷ１ＯＮの状態）と処理はステップＳ１０１からステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２において、カメラＣＰＵ１１３は装着された交換レンズ１０１の焦点距離、射出瞳距離等のレンズ情報をレンズＣＰＵ１１５から取得する。次に、装着された交換レンズ１０１がズームレンズの場合は、ステップＳ１０３からステップＳ１０４へ進み、レンズＣＰＵ１１５よりズーム位置情報を取得する。なお、交換レンズ１０１のレンズＣＰＵ１１５は、当該レンズの焦点位置、射出瞳距離等のレンズ情報や、ズーム位置検出回路１１９で検出されたズーム位置に基づいて生成したズーム位置情報をカメラＣＰＵ１１３の要求に応じて通知する。
【００３０】
次いで、ステップＳ１０５において、不図示の測光センサからの出力とＩＳＯ感度設定等の情報により、レンズの絞りを決定する。次に、ステップＳ１０６に進み、不図示の測距系によって被写体距離情報が取得され、撮影レンズのフォーカス位置が決定される。そして、ステップＳ１０７において、被写体輝度と絞り、ＩＳＯ感度設定等によりシャッター速度が決定される。次のステップＳ１０８では、上記の交換レンズ１０１の焦点距離、射出瞳距離、ズーム位置、絞り値、フォーカス位置等に基づき、電子先幕の走査カーブパターンが決定される。ここで、カメラＣＰＵ１１３は、垂直駆動変調回路１０８の設定を、例えば、図５（Ｂ）の走査カーブ１１'のように変更する。この走査カーブ１１'は、焦点距離が短く、射出瞳距離が短いレンズの場合に適切なものである。走査カーブ１１'は、メカ後幕の走行カーブ１２とほぼ等しい動作を示す走査カーブ１１に対して、電子先幕のリセット走査の開始タイミングを遅らせ、かつ、走査終了タイミングを早めたものである。
【００３１】
以下、ステップＳ１０８の処理を、図７、図８を参照して更に詳細に説明する。図７は本実施形態による電子先幕（リセット走査）の走査パターン制御に関する構成を示すブロック図である。また、図８は走査パターンの設定処理（ステップＳ１０８）を表すフローチャートである。
【００３２】
カメラＣＰＵ１１３は、情報収集部１１３ａ、走査パターン設定部１１３ｂ、垂直駆動変調回路制御部１１３ｃとして機能する。情報収集部１１３ａは、射出瞳距離に関連する情報を収集し、これを走査パターン設定部１１３ｂに渡す（ステップＳ２０１）。即ち、情報収集部１１３ａは、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４で取得された情報や、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７で設定された情報のうち、射出瞳距離の判定に用いる情報を取得する。走査パターン設定部１１３ｂは情報収集部１１３ａが取得した情報に基づいて電子先幕の走査パターンを決定する（ステップＳ２０２〜Ｓ２０５）。
【００３３】
まず、ステップＳ２０２において、シャッタースピードが所定値よりも遅い（シャッター秒時が所定値より長い）、あるいは、交換レンズ１０１がズームレンズではない、のいずれかを満たしているか否を判定する。そしてこの条件を満たしている場合はステップＳ２０５へ進み、標準の走査パターンを適用すべき走査パターンに決定する。本実施形態では、標準の走査パターンとして、例えば、図５（Ａ）の走査カーブ１１のようにメカ後幕とカーブ形状がほぼ同じもの（撮影開始から終了まで撮像素子の各ラインの露光時間がほぼ同じ）を採用する。
【００３４】
撮影レンズの焦点距離、射出瞳距離によって発生する露出ムラは、前述したように高速秒時でシャッターのスリット幅が狭いときに、特に露出ムラが大きく発生する。よって、本実施形態では、シャッター秒時が長く（例えば１／８秒以下）、露出ムラが発生しても十分に無視できるシャッター秒時の範囲では、電子先幕のリセット走査の走査パターンの補正を行わないようにしているのである。もちろんこの構成はオプションであり、ステップＳ２０２，Ｓ２０５は省略されてもよい。
【００３５】
一方、交換レンズ１０１がズームレンズであって、かつ、シャッタースピードが所定値以上（シャッター秒時が所定値以下）の場合、処理はステップＳ２０２からステップＳ２０３へ進む。そして、走査パターン設定部１１３ｂはステップＳ２０１で取得した情報から射出瞳距離を決定する。そして、ステップＳ２０４において、決定した射出瞳距離に基づいて採用すべき走査パターンを決定する。これは言い換えれば、メカニカルシャッター１０５と撮像素子１０４間の距離に対する撮影レンズ１１４の射出瞳位置とメカニカルシャッター１０５間の距離の比に応じて、採用すべき走査パターンを決定していることになる。本実施形態ではメカニカルシャッター１０５と撮像素子１０４の距離が固定されているため、これらを求めずとも、射出瞳距離に関する情報から走査パターンを決定できる。
【００３６】
なお、本実施形態では、予め複数の走査パターンが走査パターン保持部１５０に保持されている。走査パターン設定部１１３ｂは情報収集部１１３ａから取得した情報に基づいて決定した射出瞳距離に基づいて適用すべき走査パターンを走査パターン保持部１５０から選択する。例えば、走査パターン保持部１５０に、露出ムラを許容範囲に抑えるための走査パターンを射出瞳距離に対応付けて登録しておく。そして、走査パターン設定部１１３ｂはステップＳ２０３で決定した射出瞳距離に従って対応する走査パターンを走査パターン保持部１５０から読み出し、適用する走査パターンを決定する。具体的には、例えば、射出瞳距離が短いほど撮像面下部では露光時間を短く、撮像面上部では露光時間を長く設定した走査パターンが選択される。このように、例えばシャッター秒時が同じ場合であっても、射出瞳距離が異なれば走査パターン設定部１１３ｂが設定する走査パターンが異なる。
【００３７】
図６に戻って、以上のようにして電子先幕のリセット走査の走査パターンが決定された後、レリーズ釦の第２ストローク即ち全押し状態（ＳＷ２ＯＮ）が検出されると、ステップＳ１１０からステップＳ１１１へ進み、撮影動作を実行する。まず、ステップＳ１１１において、ミラー１０２をアップする。そして、ステップＳ１１２において、ステップＳ１０８で決定された走査カーブによる電子先幕の駆動を開始する。すなわち、垂直駆動変調回路１１３ｃが、走査パターン設定部１１３ｂによって決定された走査パターンに従ってリセット走査を実行するべく、垂直駆動変調回路１０８を制御する。そして、ステップＳ１１３においてメカ後幕を駆動制御する。
【００３８】
例えば、交換レンズ１０１の撮影レンズ１１４が、焦点距離が短く、射出瞳距離が短いレンズの場合、図５（Ｂ）の走査カーブ１１'が選択され、この走査パターンに従った電子先幕の駆動（リセット走査）が実行される。また、メカ後幕については走行カーブ１２に従った走行が実行される。こうして、撮像素子上で電荷蓄積動作が順次行われ、撮影動作が完了する。最後に、ステップＳ１１４において、ミラー１０２のダウンとシャッターチャージが行われて撮影の一連のシーケンスが終了する。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、撮影レンズの情報により、電子先幕の走査パターンを切り替えることにより、露出ムラの低減された適正画像が撮影可能となる。
【００４０】
なお、ステップＳ２０３における射出瞳距離の決定は、例えば、装着されている交換レンズ１０１のレンズＣＰＵ１１５から取得されたレンズ焦点距離により行うことができる。また、特に明示的に射出瞳距離を決定する必要はなく、例えばレンズ焦点距離をそのまま用いて走査パターンを切り替えるようにしてもよい。
【００４１】
走査パターンの切替（或いは射出瞳距離の決定）に利用可能な情報の例としては以下のものが挙げられる。なお、本実施形態では、走査パターンの決定に用いるべく取得されるこれらの情報（射出瞳距離そのものの情報を含む）を総称して射出瞳距離に関する情報ということにする。射出瞳距離に関する情報としては例えば以下のものが挙げられる。
【００４２】
例えば、マクロレンズ等フォーカス時の繰り出し量の大きいレンズ等では、その繰り出し量によって射出瞳距離が変化する。従って、フォーカス時の繰り出し量といったようなフォーカス情報に従って電子先幕のリセット走査の走査パターンを変更するように構成してもよい。
【００４３】
また、開放絞りの大きい（例えばＦ１.２）レンズなどでは、絞りの開口径を大きくするほど、射出瞳距離が短いレンズと同様の露光ムラが生じる。よって、上述のメカニカルシャッター１０５を用いるのであれば、絞りの開口径が大きくなるほど、撮像面下部ではリセット走査からメカ後膜が通過するまでの時間を短くし、撮像面上部では長くすればよい。さらに、一般的には、ズームレンズの焦点距離を短くすれば射出瞳距離も短くなるので、ズームレンズの焦点距離が短くなるほど、撮像面下部ではリセット走査からメカ後膜が通過するまでの時間を短くし、撮像面上部では長くすればよい。ただし、レンズの種類によってはズームレンズの焦点距離を短くすると反対に射出瞳距離が長くなることもあるので、レンズの種類に応じて適宜走査パターンを選択する必要がある。
【００４４】
またさらに、電子先幕のリセット走査の走査パターンに関しては、露出ムラの許容範囲で、各レンズをグループ分けし、そのグループごとに電子先幕のリセット走査の走査パターンを変更しても良い。この場合、レンズの種別に応じて走査パターンが決定されることになる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態にかかる撮像装置の構成について、図９を用いて説明する。第２実施形態の撮像装置は、第１実施形態（図１）に示した撮像装置に対して、交換レンズ２０１がシフト可能な撮影レンズ２１４、レンズシフト機構２１８およびシフト位置検出回路２１９を備えている点が異なる。
【００４６】
撮影レンズ２１４は、合焦のために光軸方向に移動可能となっており、更に後述するように光軸に対して横切る（直交する）方向に平行移動が可能なシフト機構を有し、所謂アオリ撮影が可能なレンズである。レンズシフト機構２１８を操作することにより撮影レンズ２１４のシフト位置が決定される。決定されたシフト位置はシフト位置検出回路２１９により検出され、レンズＣＰＵ１１５に送られる。
【００４７】
図１０、図１１は本実施形態における撮影レンズとメカニカルシャッター、撮像素子の関係を示す断面図である。図１０、図１１において、実線で示したレンズ２１４ａはシフトをさせずに基準光軸位置にある（シフト量がゼロである）レンズを示している。破線で示したレンズ２１４ｂはメカニカルシャッターの走行方向と同じ方向に基準光軸位置からシフト量ｙだけシフトした位置にあるレンズを示している。また、７はシャッター地板、８はシャッター羽根押さえである。
【００４８】
図１０は撮影動作におけるシャッターの開き始めの状態を示している。スリット幅Ｃは、シフト量がゼロであるレンズ２１４ａの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｄは、シフト量がｙであるレンズ２１４ｂの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。
【００４９】
図１０のタイミングでは、スリット幅Ｄの方がスリット幅Ｃよりも大きい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅Ｄに示される領域において、レンズ２１４ｂの位置にある場合の露光量はレンズ２１４ａの位置にある場合の露光量より大きくなる。従って、レンズ２１４ａで適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、シャッターの開き出しにおいては、レンズ２１４ｂで撮影されたとき、露出がオーバーになってしまうことになる。
【００５０】
また、図１１は撮影動作後半（撮影終了間近）の状態を示している。スリット幅Ｃ’は、シフト量がゼロであるレンズ２１４ａの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。また、スリット幅Ｄ’は、シフト量がｙであるレンズ２１４ｂの光束がメカ後幕３によって遮光されるラインとリセットライン４とによって形成される領域の幅を示している。
【００５１】
図１１に示されるタイミングでは、図１０に示したシャッターの開き始めの状態と同様に、スリット幅Ｄ’の方がスリット幅Ｃ’よりも大きい。よって、電子先幕及びメカ後幕を同じ条件で駆動する場合、スリット幅Ｄ’に示される領域において、レンズ２１４ｂの位置にある場合の露光量はレンズ２１４ａの位置にある場合の露光量より大きくなる。従って、レンズ２１４ａで適正露光が得られるように電子先幕のリセット走査の走査パターンが設定されていた場合、レンズ２１４ｂで撮影されたとき、露出がオーバーになってしまうことになる。また、シャッターの開き始めから開き終わりまでの間で、露出オーバーになる量は一定ではなく、変化しているため、その結果、画像の上部と下部とに露光ムラ（所謂、上下方向の露光ムラ）が発生してしまう。
【００５２】
図１２（Ａ）、（Ｂ）は、シャッター制御における電子先幕のリセット走査の走査パターンとメカ後幕の走行パターンとの関係を示す図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は時間、縦軸は撮像素子上での下から上への距離をあらわしている。尚、図１２（Ａ）は図５（Ａ）と同じものをあらわしている。
【００５３】
前述したようにメカニカルシャッターの走行方向と同方向にシフト量ｙだけシフトした位置にあるレンズの場合には、露出がオーバーになる。具体的には、図１２（Ａ）に示すようなシャッター制御では、特に撮像面下部（＝画像の上部）において露出がオーバーとなり、撮像面上部（＝画像の下部）においても少量の露出オーバーとなる。そのため、撮像面下部で露光時間を多めに短くし、撮像面上部で露光時間を少なめに短くするように、電子先幕の走査カーブを調整する。即ち、図１２（Ｂ）に示すように走査カーブ１１を１１”に示す走査カーブに補正することが必要となる。
【００５４】
又、上述とは逆に、メカニカルシャッターの走行方向と逆方向に光軸がシフトした位置にあるレンズの場合では、シフト量無しの場合での電子先幕のリセット走査の走査パターンを設定すると、露出がアンダーになる。従って、撮像面下部で露光時間を少なめに長くし、撮像面上部で露光時間を多めに長くするように、電子先幕の走査カーブを調整することになる。
【００５５】
以上のような補正処理について図１３のフローチャートを参照して、カメラの動作を追いながら説明する。なお、図１３に示す処理はカメラＣＰＵ１１３が主体となって実行される処理である。
【００５６】
図１３のフローチャートは、図６のフローチャートのステップＳ１０３、Ｓ１０４およびＳ１０８を、ステップＳ３０３、Ｓ３０４およびＳ３０８に置き換えたものである。ここでは、これらステップＳ３０３、Ｓ３０４およびＳ３０８について説明する。
【００５７】
ステップＳ１０２からステップＳ３０３に進むと、装着された交換レンズ２０１がシフトレンズか否かを判定する。交換レンズ２０１がシフトレンズである場合は、ステップＳ３０３からステップＳ３０４へ進み、レンズＣＰＵ１１５よりシフト位置情報を取得する。なお、交換レンズ２０１のレンズＣＰＵ１１５は、当該レンズの焦点位置等のレンズ情報や、シフト位置検出回路２１９で検出されたレンズのシフト位置に基づいて生成した情報をカメラＣＰＵ１１３の要求に応じて通知する。そしてステップＳ１０５に進む。
【００５８】
また、ステップＳ１０７からステップＳ３０８に進むと、上記の交換レンズ２０１の種類、焦点距離、レンズのシフト位置等に基づき、電子先幕の走査カーブパターンが決定される。ここで、カメラＣＰＵ１１３は、垂直駆動変調回路１０８の設定を、例えば、図１２（Ｂ）の走査カーブ１１”のように変更する。この走査カーブ１１”は、メカニカルシャッターの走行方向と同じ方向に光軸がシフトしたレンズに対して適切なものである。走査カーブ１１”は、メカ後幕の走行カーブ１２とほぼ等しい動作を示す走査カーブ１１に対して、電子先幕のリセット走査の開始タイミングを遅らせ、かつ、走査終了タイミングも開始タイミングの遅延時間より少量分遅らせたものである。
【００５９】
以上、第２実施形態ではアオリ撮影可能なレンズで特に光学軸が撮像面に対して平行に移動可能なシフト光学系を有する撮影レンズの場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、撮影時に手振れによるブレ画像が撮影されることを防止するためにレンズ群のうち少なくとも一部をシフトする防振レンズであっても上記と同様の処理を適用できる。また、アオリ撮影可能なレンズで光学軸が撮像面に対して傾倒可能なティルト機構を有する撮影レンズであっても、「シフト」を「ティルト」に置き換えて同様の構成を説明できる。
【００６０】
以下、ステップＳ３０８の処理を、図１４、図１５を参照して更に詳細に説明する。図１４は本実施形態による電子先幕（リセット走査）の走査パターン制御に関する構成を示すブロック図である。また、図１５は走査パターンの設定処理（ステップＳ３０８）を表すフローチャートである。
【００６１】
カメラＣＰＵ１１３の情報収集部１１３ａは、アオリ撮影可能なレンズにおいては、レンズのシフト位置あるいは、ティルト角度、更に手振れ防止の効果を発揮するレンズにおいては、レンズ群の一部であるシフト光学系のシフト位置に関連する情報を収集する。そして、これを走査パターン設定部１１３ｂに渡す（ステップＳ４０１）。走査パターン設定部１１３ｂは情報収集部１１３ａが取得した情報に基づいて電子先幕の走査パターンを決定する（ステップＳ４０２〜Ｓ４０５）。
【００６２】
まず、ステップＳ４０２において、シャッタースピードが所定値よりも遅い（シャッター秒時が所定値より長い）、あるいは、シフト／ティルトレンズではない、のいずれかを満たしているか否かを判定する。この条件を満たしている場合はステップＳ４０５へ進み、標準の走査パターンを適用すべき走査パターンに決定する。本実施形態では、標準の走査パターンとして、例えば、図１２（Ａ）の走査カーブ１１のようにメカ後幕とカーブ形状がほぼ同じもの（撮影開始から終了まで撮像素子の各ラインの露光時間がほぼ同じ）を採用する。
【００６３】
撮影レンズのシフト位置あるいは、ティルト方向とティルト量によって発生する露出ムラは、前述したように高速秒時でシャッターのスリット幅が狭いときに、特に露出ムラが大きく発生する。よって、本実施形態でも、第１実施形態と同様にシャッター秒時が長く（例えば１／８秒以下）、露出ムラが発生しても十分に無視できるシャッター秒時の範囲では、電子先幕のリセット走査パターンの補正を行わないようにしている。もちろんこの構成はオプションであり、ステップＳ４０２，Ｓ４０５は省略されてもよい。
【００６４】
一方、交換レンズ２０１がシフト／ティルトレンズであって、かつ、シャッタースピードが所定値以上（シャッター秒時が所定値以下）である場合、処理はステップＳ４０２からステップＳ４０３へ進む。そして、走査パターン設定部１１３ｂはステップＳ４０１で取得した情報からシフト位置（あるいはティルト角度）を決定する。そして、ステップＳ４０４において、決定したシフト位置（あるいはティルト角度）に基づいて採用すべき走査パターンを決定する。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、撮影レンズの情報により、電子先幕の走査パターンを切り替えることにより、露出ムラの低減された適正画像が撮影可能となる。
【００６６】
なお、ステップＳ４０３におけるシフト位置（あるいはティルト角度）の決定は、例えば、装着されている交換レンズ２０１のレンズＣＰＵ１１５から取得されたシフト位置情報により行うことができる。
【００６７】
走査パターンの切替に利用可能な情報の例として、本実施形態では、主にアオリ撮影可能なレンズで特に光学軸が平行に移動可能なシフト光学系を有する撮影レンズの場合について説明した。これは、アオリ撮影可能なレンズで光学軸が傾倒可能なティルト機構を有する撮影レンズであっても同様であることは上述したとおりである。
【００６８】
又、他にも、撮影時に手振れによるブレ画像が撮影されることを防止するため、レンズ群のうち少なくとも一部をシフトする防振レンズに適用することが考えられる。
【００６９】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態にかかる撮像装置の構成について、図１６を用いて説明する。第３実施形態の撮像装置は、第２実施形態（図９）に示した撮像装置に対して、それぞれが複数の遮光羽根で構成され、互いに独立して動くメカ先幕とメカ後幕を有するメカニカルシャッター３０５を備えている点が異なる。尚、このようなメカニカルシャッター３０５は周知であるので、その構成の詳細な説明は省略する。
【００７０】
第３実施形態での補正処理について、図１７のフローチャートを参照して、カメラの動作を追いながら説明する。なお、図１３に示す処理に対して、一部変更が加えられたフローであるため、以下では変更部分のＳ５１１〜Ｓ５１７の箇所について説明する。
【００７１】
ステップＳ３０４にてレンズＣＰＵ１１５よりシフト位置情報を取得すると、ステップＳ５０４にてそのシフト量が所定値以上であるか否かを判定する。シフト量が所定値未満の場合は、電子シャッターを先幕として、メカニカルシャッターを後幕として動作させるために、ステップＳ１０５へ進む。反対に、シフト量が所定値以上の場合は、メカニカルシャッターを先幕および後幕として動作させるためにステップＳ５０５に進む。
【００７２】
レンズのシフト量が大きい場合には、発生し得る露出ムラも大きくなる。従って、電子シャッターによる先幕走行のタイミング補正を大きく必要とするが、補正しきれる範囲を超えた場合には、先幕においてもメカニカルシャッターを使用する。
【００７３】
電子シャッターのリセット走査は、メカニカルシャッターを先幕として走行する場合に比べて、露光開始を早いタイミングで行えるため、レリーズタイムラグが短いという利点がある。しかしながら、上述の如く、シフト量が大きく露出ムラの懸念がある場合に限り、メカニカルシャッターを先幕として駆動させる制御に切り替える。
【００７４】
次のステップＳ５０５、Ｓ５０６、Ｓ５０７、Ｓ５１０およびＳ５１１は、図６のステップＳ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１１０およびＳ１１１と同様である。そしてステップＳ５１２、Ｓ１１３において、ステップＳ５０７で決定されたシャッター速度に応じたタイミングでメカ先幕、メカ後幕をそれぞれ走行させる。
【００７５】
なお、上記ではシフトレンズのシフト量に応じて、先幕として電子シャッターを用いるかメカニカルシャッターを用いるかを決定したがこれに限られるものではない。例えば、射出瞳距離が所定値未満の場合には先幕としてメカニカルシャッターを動作させ、所定値より大きい場合には先幕として電子シャッターを動作させることも可能である。他にも、絞りの開口径が所定値よりも大きい場合や、ズームレンズの焦点距離が所定値未満の場合には先幕としてメカニカルシャッターを動作させ、他の場合には先幕として電子シャッターを動作させるようにしてもよい。
【００７６】
（第４実施形態）
さらに本発明の第４実施形態にかかる撮像装置の構成について、図１８を用いて説明する。第４実施形態の撮像装置は、第１実施形態（図１）に示した撮像装置に対して、防振のためにシフトさせることができる撮像素子４０４を備えている点が異なる。この撮像素子４０４は防振機能を持たせるために撮影レンズを光軸位置からシフトさせる代わりに、撮像素子４０４の中心を光軸位置からシフトさせることで防振機能を持たせたものである。撮像素子４０４をシフトさせたときのシャッター位置と露光量の関係は、第２実施形態でのレンズのシフト位置、シフト方向と同様に考えることができる。
【００７７】
図１９は本実施形態による電子先幕（リセット走査）の走査パターン制御に関する構成を示すブロック図である。図７に対して、撮像素子のシフト位置情報を検出するシフト位置検出回路４５０を備えている点が異なる。
【００７８】
図７でも説明したとおり、カメラＣＰＵ１１３は、情報収集部１１３ａ、走査パターン設定部１１３ｂ、垂直駆動変調回路制御部１１３ｃとして機能する。情報収集部１１３ａは、交換レンズ４０１のレンズ情報、適正露光を得るためのシャッタースピード情報に加え、防振機能を動作した時の撮像素子のシフト位置情報を検出する部位４５０の情報を収集し、これを走査パターン設定部１１３ｂに渡す。走査パターン設定部１１３ｂは情報収集部１１３ａが取得した情報に基づいて電子先幕の走査パターンを決定する。
【００７９】
従って、撮像素子のシフト量に応じてシャッター制御手段による電荷蓄積開始走査の走査パターンを設定する設定手段とを備えて走査パターンを切り替えることにより、露出ムラの低減された適正画像が撮影できる。
【符号の説明】
【００８０】
２ 撮像面
３ メカ後幕
４ リセットライン
５ メカ後幕の先端部
１００ カメラ本体
１０１、２０１ 交換レンズ
１０４、４０４ 撮像素子
１０５、３０５ メカニカルシャッター
１０６ シャッター駆動回路
１０７ パルス発生回路
１０８ 垂直駆動変調回路
１０９ 信号処理回路
１１３ カメラＣＰＵ
１１３ａ 情報収集部
１１３ｂ 走査パターン設定部
１１３ｃ 垂直駆動変調回路制御部
１１４ 撮影レンズ
１１５ レンズＣＰＵ
１１６ レンズ駆動回路
１１７ 絞り駆動回路
１１８ ズーム駆動機構
１１９ ズーム位置検出回路
１５０ 走査パターン保持部
２１４ シフトレンズ
２１８ レンズシフト機構
２１９ シフト位置検出回路
４５０ 撮像素子のシフト位置検出回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、
前記撮像素子を露光させる方向及び遮光する方向に走行するメカニカルシャッターと、
前記撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段と、
前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行い前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第１の露光制御と、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行わずに前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第２の露光制御とを行う制御手段を有し、
前記制御手段は、前記光学ユニットの状態に応じて、前記第１の露光制御と前記第２の露光制御とを切り替えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記光学ユニットの焦点距離が所定値未満の場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記光学ユニット内の絞りの開口径が所定値より大きい場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記光学ユニットの射出瞳距離が所定値よりも短い場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学ユニットは光軸に対して横切る方向に移動可能なシフトレンズを有し、前記制御手段は、前記シフトレンズのシフト量が所定値以上である場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光学ユニットは光軸に対して傾くことが可能なティルトレンズを有し、前記制御手段は、前記ティルトレンズの傾き量が所定値以上である場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、前記撮像素子を露光させる方向及び遮光する方向に走行するメカニカルシャッターと、前記撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記光学ユニットの状態に応じて、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行い前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第１の露光制御と、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行わずに前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第２の露光制御と、を切り替えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１】
光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、
前記撮像素子を露光させる方向及び遮光する方向に走行するメカニカルシャッターと、
前記撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段と、
前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行い前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第１の露光制御と、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行わずに前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第２の露光制御とを行う制御手段を有し、
前記制御手段は、前記光学ユニットの状態に応じて、前記第１の露光制御と前記第２の露光制御とを切り替えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記光学ユニットの焦点距離が所定値未満の場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記光学ユニット内の絞りの開口径が所定値より大きい場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記光学ユニットの射出瞳距離が所定値よりも短い場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学ユニットは光軸に対して横切る方向に移動可能なシフトレンズを有し、前記制御手段は、前記シフトレンズのシフト量が所定値以上である場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光学ユニットは光軸に対して傾くことが可能なティルトレンズを有し、前記制御手段は、前記ティルトレンズの傾き量が所定値以上である場合に、前記第２の露光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
光学ユニットを通過した光を受光して電荷として蓄積する撮像素子と、前記撮像素子を露光させる方向及び遮光する方向に走行するメカニカルシャッターと、前記撮像素子の領域ごとに順次、電荷蓄積を開始する走査を行う走査手段と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記光学ユニットの状態に応じて、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行い前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第１の露光制御と、前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を露光させてから前記電荷蓄積を開始する走査を行わずに前記メカニカルシャッターを走行させて前記撮像素子を遮光する第２の露光制御と、を切り替えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【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】
【公開番号】特開２０１２−７０４１７（Ｐ２０１２−７０４１７Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６８３９（Ｐ２０１１−２４６８３９）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【分割の表示】特願２００６−１９３２３６（Ｐ２００６−１９３２３６）の分割
【原出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【分割の表示】特願２００６−１９３２３６（Ｐ２００６−１９３２３６）の分割
【原出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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