(57)【要約】【課題】静止画撮影のためのフリッカーの特徴点を精度よく算出すること。【解決手段】定期的にフリッカー特徴点とフリッカー周期を算出し、フリッカー周期に関する情報から、５０Ｈｚ／６０Ｈｚからのずれやゆらぎを検出し、これらを考量して、フリッカーの特徴点を算出する。【選択図】図４
2020068392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段の撮像出力に基づいて、撮影対象からの光の光量変化を検出する検出手段と、
検出手段からの結果に基づいて、光量変化の周波数を算出する周波数算出手段と、
周波数算出手段の複数の周波数算出結果から、静止画撮影時の周波数を予測する周波数予測手段と、
周波数予測手段の予測周波数に基づいて、光量変化の特徴点（ピークタイミング）を算出する特徴点算出手段と、
を有し、
特徴点算出手段により算出された光量変化の特徴点のタイミングで静止画撮影を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記周波数算出手段の複数の周波数算出結果から、静止画撮影時の周波数を予測する周波数予測手段によって周波数が予測できない場合（ばらついている場合）には、警告を表示することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記周波数算出手段の複数の周波数算出結果から、静止画撮影時の周波数を予測する周波数予測手段によって周波数が予測できない場合（ばらついている場合）には、静止画撮影時のシャッタースピードを制限することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置、撮像時の光量変化の検出方法及びプログラムに関し、特に、人工光源下での撮像時における人工光源からの光量変化に起因する露光ムラを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等の撮像装置では、撮像素子の高感度化によって、光量が変化する人工光源（以下「フリッカー光源」という）下でも、１／４０００秒や１／８０００秒といった高速シャッターでの撮像を行うことができるようになってきている。しかし、フリッカー光源下で複数の画像を連写モードにより撮像した場合には、フレーム毎の露出にばらつきが生じる。このとき、シャッター走行中の光量変化が大きいと、１フレーム分の画像の上下方向で露出ムラが顕著に現れる。
【０００３】
特許文献１では、撮影画像の上での露出ムラを防ぐために、複数回の電荷蓄積を行い得られた出力信号に基づいて、検出されたフリッカーの特徴点（ピークタイミング）のタイミングを算出し、算出された特徴点のタイミングに基づいて撮影タイミングを制御している。
【０００４】
また、連続撮影前にフリッカーが検出された場合、連続撮影の合間に複数回の電荷蓄積を行い得られた出力信号に基づいて特徴点のタイミングを算出している。
【０００５】
一般的にフリッカーの周波数変動に関して、電力の供給容量に対して需要（負荷）が増えるにしたがって、周波数は徐々に下がっていく。
【０００６】
商用電源では、この負荷変化を予め予想して、周波数変化ができるだけ発生しないように電力供給をコントロールしていが、それでも、会社や工場の始業や就業、家庭では暑い日のエアコン使用等による予想以上の負荷の増加によって周波数の変動は発生する。
【０００７】
図３は、日本の商用電源の周波数変化例を示す図であり、縦軸が周波数、横軸が時間をしめしていて、周波数の変化を示している。
【０００８】
この図は特に暑い日などではないが、昼休み明け後に周波数の低下がみられ、負荷増加の影響とみられる。
【０００９】
日本の商用電源でも、この様に変化がみられるので、より供給能力の小さな途上国や小型の発電機などでは、さらに顕著な周波数の変動が現れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−２２０７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の従来技術では、連写のコマ間でフリッカーピークの検出を行うことによって、撮影タイミングがフリッカーピークからずれないように制御している。しかしこれは、フリッカー周波数が５０Ｈｚ／６０Ｈｚの場合のフリッカーピークに合うように制御しているため、フリッカーの周波数が５０Ｈｚ／６０Ｈｚからずれてしまっている場合にはピーク自体もずれてしまい、結果的には撮影画面内で露出ムラが発生してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
撮像手段と、前記撮像手段の撮像出力に基づいて、撮影対象からの光の光量変化を検出する検出手段と、検出手段からの結果に基づいて、光量変化の周波数を算出する周波数算出手段と、周波数算出手段の複数の周波数算出結果から、静止画撮影時の周波数を予測する周波数予測手段と、周波数予測手段の予測周波数に基づいて、光量変化の特徴点を算出する特徴点算出手段と、を有し、特徴点算出手段により算出された光量変化の特徴点のタイミングで静止画撮影を行うことにより撮影画像の上下での露出ムラの発生しない撮影画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る撮像装置によれば、撮影画像の上下での露出ムラの発生しない撮影画像を得ることができる。また、フリッカー周期の変化を予測するため、連写中のコマ間でのフリッカー周波数算出も省くことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る交換レンズ、カメラおよび各ブロックの配置図である。
【図３】商用電源の周波数変化例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るフリッカー周波数の判定に関するシーケンスを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る電源の周波数がばらついている場合の図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電源の周波数が変化している場合の図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電源の周波数がずれている場合の図である。
【図８】本発明の実施形態に係るフリッカー検知と撮影タイミングを示した図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電源の周波数変化を予測する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１６】
ここで、本発明の実施形態においては、本発明に係る撮像装置として、デジタル一眼レフカメラを適用した例を挙げて説明を行う。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラ（撮像装置）の概略構成を示す実施例１のブロック図であり、１００がカメラの本体、２００が交換式のレンズである。
【００１８】
また、図２は図１で示したブロックのカメラ内での実際の配置について示した図となっている。
【００１９】
図１と図２において、１０１は各種の演算処理と当該撮像装置であるデジタル一眼レフカメラ１００と交換レンズ２００の全体を統括的に制御する全体制御・演算部である。
【００２０】
２００はデジタル一眼レフカメラ用の交換レンズであり、２０２は被写体の光学像を撮像素子Ａ１０６に結像させる撮像レンズで、２０３は撮影レンズをピント（焦点）が合うように駆動する駆動装置、２０４は被写体像からの反射光がレンズを通る光量を制御する絞り機構で、２０５は絞り機構を駆動する駆動装置である。  撮影用の交換レンズ２００とデジタル一眼レフカメラ１００との間は、交換のため取り外すことが可能で、交換レンズ２００とデジタル一眼レフカメラ１００との間は情報交換のための通信を行っている。
【００２１】
このときの通信はデジタル一眼レフカメラ１００に関しては、全体制御・演算部１０１とレンズ制御部２０１が通信をしていて、送信／受信の管理を行っている。
【００２２】
１００は撮像装置の本体であるデジタル一眼レフカメラで、１０２は撮影レンズ２０２を通った光学像を、ファインダー使用時にはファインダーとＡＥ用撮像素子Ｂに導き、撮影時には跳ね上がり光学像を撮像素子Ａ１０６へと導く、一般的にはクイックリターン（ＱＲ）ミラーと言われる  １０３はＱＲミラーを駆動する駆動装置である。
【００２３】
１０４はいわゆる一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーン型の先幕／後幕に相当するシャッター幕を有するシャッター機構であり、撮像レンズ２０２を通ってきた光学像の露光時間の制御と遮光を行う。１０５はシャッター機構１０４の駆動を行うシャッター駆動部である。
【００２４】
１０６は撮像レンズ２０２により結像された被写体の光学像を画像信号として取り込むための（固体）撮像素子Ａである。  本発明実施形態の撮像素子Ａ１０６は例えば、ＣＭＯＳセンサーのようなＸ−Ｙアドレスで形成されている。
【００２５】
１０７は撮像素子Ａ１０６から出力される画像信号の増幅処理や、アナログからデジタルへの変換を行うＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理、或いは、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う撮像信号処理部Ａである。
【００２６】
１０８は撮像素子Ａ１０６と撮像信号処理部Ａ１０７に対して各種のタイミング信号を出力するタイミング発生部Ａである。
【００２７】
１０９は画像信号処理部Ａ１０７により処理された画像データ等を一時的に記憶し、また各種の調整値や全体制御・演算部１０１による各種の制御を実行させるためのプログラムなどを恒久的に記憶するためのメモリ部である。
【００２８】
１１０は記録媒体１１１に対する画像データ等の記録処理又は記録媒体１１１から画像データ等の読み出し処理を行うための記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部である。
【００２９】
１１１は画像データ等の各種のデータを記録する半導体メモリ等からなる着脱可能な記録媒体である。
【００３０】
１１２は撮影した静止画像や動画像等を表示する表示部１１３を駆動する駆動部である。
【００３１】
１１４は外部インターフェースであり、コンピュータ１１５の用な外部機器と画像信号、制御信号等の情報のやりとりを行う。
【００３２】
１１６はＡＥ信号／光源検知信号／フリッカー周波数信号を取得するための撮像素子Ｂで、ＲＧＢのベイヤ配置のセンサーとなっている。
【００３３】
１１７は撮像素子Ｂ１１６から出力される画像信号の増幅処理や、アナログからデジタルへの変換を行うＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理、或いは、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う撮像信号処理部Ｂである。このセンサーを用いて被写体光のフリッカー周波数を検知する。
【００３４】
１１８は撮像素子Ｂ１１６と撮像信号処理部Ｂ１１７に対して各種のタイミング信号を出力するタイミング発生部Ｂである。
【００３５】
１１９はペンタプリズムで、ＱＲミラー１０３で曲げられた光線を図示されていないファインダーと撮像素子Ｂ１１６へ導く。
【００３６】
１２１は、位相差方式による測距部であり、図示されていないがＱＲミラー１０３を透過した光線により被写体のデフォーカス量により位相が変化する２つの１対の画像を取得する。
【００３７】
この２画像のズレ量から被写体のデファーカス量を演算して、撮像レンズ２０２を移動させる。１２０は、位相差測距部１２１を駆動する測距部駆動装置である。
【００３８】
図４は、本発明の実施形態に係るフリッカー周波数の判定に関するシーケンスを示すフローチャートである。
【００３９】
また、図５は電源の周波数がばらついている場合の図であり、図６は、電源の周波数が変化している場合の図であり、図７は、電源の周波数がずれている場合の図である。
【００４０】
このフローチャートと図を用いてフリッカー周波数の判定シーケンスについて説明する。
【００４１】
＃１００でフリッカー周波数の判定を開始する。
【００４２】
＃１０１でフリッカー周波数を算出する。算出された周波数データを複数回記憶しておき、後の判定に使用する。
【００４３】
＃１０２でフリッカー周波数がばらついているかどうかを判定する。
【００４４】
ここで図５は、フリッカー周波数がばらついている場合の周波数時間変化を示している。縦軸が周波数、横軸が時間、黒い点が算出された周波数である。この図のように、周波数算出の度に周波数が大きく変わっている状態を“ばらつき”があると判定する。
【００４５】
具体的な算出方法としては、連続して算出される周波数の差分の絶対値を加算していき、その値が設定値より大きいなどで判定することができる。
【００４６】
“ばらつき”がある場合には、＃１０８に進む。
【００４７】
＃１０８では、フリッカー周波数に“ばらつき”があり、フリッカーピークでの撮影ができないと判断し、警告表示をして、＃１０９へ進む。
【００４８】
＃１０９では、フッカーピークでの撮影をあきらめ、フリッカー光源による撮影画面内での露出ムラが規定値否に収まるように、シャッタースピードを下げる制御を行う。
【００４９】
＃１０２で“ばらつき”がなかった場合には、＃１０３へ進む。
【００５０】
＃１０３でフリッカー周波数がドリフトしているかを判定する。
【００５１】
ここで図６は、フリッカー周波数がドリフトしている場合の周波数時間変化を示している。この図のように、周波数算出の度に周波数が徐々に変化している状態を“ドリフト”があると判定する。
【００５２】
具体的な算出方法としては、“ばらつき”がないのに、分散が所定値よりも大きいなどで判定することができる。
【００５３】
“ドリフト”がある場合には、＃１０７に進む。
【００５４】
＃１０７では、フリッカー周波数に“ドリフト”があり、撮影タイミングでのフリッカーピークが５０Ｈｚ／６０Ｈｚからずれてしまい、撮影画面内に露出ムラが発生してしまうと判断して、撮影タイミングでのフリッカーピークを予測して撮影を行う。
【００５５】
ドリフトの予測に関する説明は後で行う。
【００５６】
＃１０３で“ドリフト”がなかった場合には、＃１０４へ進む。
【００５７】
＃１０４でフリッカー周波数が５０Ｈｚ／６０Ｈｚからずれているかを判定する。
【００５８】
ここで図７は、フリッカー周波数がずれている場合の周波数時間変化を示している。この図のように、周波数算出結果に周波数の変化がほとんどないのに、５０Ｈｚ／６０Ｈｚからずれている状態を“ずれ”があると判定する。
【００５９】
具体的な算出方法としては、“ばらつき”や“ドリフト”がないのに、算出された周波数が５０Ｈｚ／６０Ｈｚにならないことによって判定することができる。
【００６０】
“ずれ”がある場合には、＃１０６に進む。
【００６１】
＃１０６では、フリッカー周波数に“ずれ”があり、５０Ｈｚ／６０Ｈｚのフリッカーピークで撮影を行うと撮影画面内に露出ムラが発生してしまうと判断して、より詳細なフリッカー周波数を算出して、そのフリッカーピークで撮影を行う。
【００６２】
＃１０４で“ずれ”がなかった場合には、＃１０５へ進む。
【００６３】
＃１０５でフリッカー周波数が５０Ｈｚ／６０Ｈｚであると判断して、５０Ｈｚ／６０Ｈｚのフリッカーピークで撮影を行う。
【００６４】
＃１０５〜＃１０７、＃１０９の終了後には、＃１１０に進む。
【００６５】
＃１１０でフリッカー周波数の判定シーケンスが終了する。
【００６６】
図８は、本発明の実施形態に係るフリッカー検知と撮影タイミングを示した図である。
【００６７】
また、図９は、本発明の実施形態に係る電源の周波数変化を予測する図である。
【００６８】
これらの図を用いて、フリッカー周波数の予測に関する説明を行っていく。
【００６９】
図８は、フリッカーの輝度変化を示す波形とイメージセンサーである撮像素子１０６の読出しを表していて、読み出しのＳＷ１中、実線は撮像素子１０６の画面上部から下部に向かって順次読出しを表し、点線は撮像素子１０６の順次リセットを表している。ななめ斜線部はフリッカーの影響が発生しない画像の蓄積を示し、横斜線はフリッカーの影響を発生させる画像の蓄積を示している。詳細は省くが、このフリッカーの影響が発生した画像とフリッカーの影響が発生していない画像とから、フリッカー周波数を算出する。
【００７０】
読出しの撮影、点線は電子先幕シャッターを示し、実線はメカ後幕シャッター、ななめ斜線部分が静止画画像の蓄積を示している。
【００７１】
図９は、縦軸が周波数、横軸が時間、黒い点が算出された周波数、白丸が予測された周波数である。
【００７２】
図８と図９とにおいて、ＳＷ１中は、連続的にフリッカー周波数の算出を行っておき、撮影が開始されると、ＳＷ１中の周波数変化から撮影時での周波数を予測して、その周波数におけるフリッカーピークで撮影が行われるように撮影タイミングを制御する。
【００７３】
また、図８における撮影と撮影との間にも、フリッカー周波数の算出を行い、同様に、これらの周波数変化から撮影時での周波数を予測して、その周波数におけるフリッカーピークで撮影が行われるように撮影タイミングを制御する。
【００７４】
図８において、白丸はそれよりも前の周波数算出結果を用いて予測するのだが、予測の矢印が重なると見にくくなるため、省いている。
【００７５】
以上、撮像素子１０６を用いたフリッカー周期算出と静止画撮影の実施例で説明を行ったが、フリッカー周期算出を撮像素子１１６で行い、静止画撮影を撮像素子１０６で行うといった、複数の撮像素子を用いたカメラの実施形態でも有効である。
【００７６】
また、本実施例では、撮影と撮影との間にもフリッカー周波数の算出を行っていたが、ＳＷ中にフリッカー周波数の予測が精度よく行えた場合には、撮影と撮影との間にもフリッカー周波数の算出を省くことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１００  カメラ、１０１  全体制御部・演算部、１０２  ミラー、
１０３  ミラー駆動装置、１０４  シャッター、１０５  シャッター駆動装置、
１０６  撮像素子Ａ、１０７  撮像信号処理部Ａ、１０８  タイミング発生部Ａ、
１０９  メモリ部、１１０  記録媒体制御Ｉ／Ｆ部、１１１  記録媒体、
１１２  表示駆動・外部Ｉ／Ｆ部、１１３  表示装置、１１４  外部Ｉ／Ｆ、
１１５  マクロコンピューター、１１６  撮像素子Ｂ（ＡＥセンサー）、
１１７  撮像信号処理部Ｂ、１１８  タイミング発生部Ｂ、
１１９  ペンタプリズム、１２０  測距部駆動装置、
１２１  位相差測距部（ＡＦセンサー）、２００  交換レンズ、
２０１  レンズ制御部、２０２  撮像レンズ部、２０３  レンズ駆動装置、
２０４  絞り機構、２０５  絞り駆動装置
【図１】
2020068392.tif 000003
【図２】
2020068392.tif 000004
【図３】
2020068392.tif 000005
【図４】
2020068392.tif 000006
【図５】
2020068392.tif 000007
【図６】
2020068392.tif 000008
【図７】
2020068392.tif 000009
【図８】
2020068392.tif 000010
【図９】
2020068392.tif 000011