(57)【要約】【課題】  フリッカのある光源下で高速なメカニカルシャッターを使用するときに、高画質の画像を得ることを目的とする。【解決手段】  被写体光の入射光路を遮断または開放するシャッターと、前記シャッターが開放された時に前記被写体光を光電変換する撮像素子と、前記被写体光の輝度を測光する測光部と、前記測光部により測光した前記輝度に基づいて、シャッター速度を算出するシャッター速度算出部と、前記シャッター速度算出部により算出した前記シャッター速度に基づいて、スリット露光するか否かを判定する判定部とを備え、前記判定部によりスリット露光すると判定した場合に、前記測光部により測光した前記輝度に基づいて、被写体を照明する光源のフリッカ周期とフリッカ位相とを算出するフリッカ周期算出部と、前記フリッカ周期算出部により算出した前記フリッカ周期と前記フリッカ位相とに基づいて、レリーズ時に前記シャッターを駆動するシャッター駆動部とを備えることを特徴とする撮像装置。【選択図】      図１
2010074484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光の入射光路を遮断または開放するシャッターと、
前記シャッターが開放された時に前記被写体光を光電変換する撮像素子と、
前記被写体光の輝度を測光する測光部と、
前記測光部により測光した前記輝度に基づいて、シャッター速度を算出するシャッター速度算出部と、
前記シャッター速度算出部により算出した前記シャッター速度に基づいて、スリット露光するか否かを判定する判定部とを備え、
前記判定部によりスリット露光すると判定した場合に、
前記測光部により測光した前記輝度に基づいて、被写体を照明する光源のフリッカ周期とフリッカ位相とを算出するフリッカ周期算出部と、
前記フリッカ周期算出部により算出した前記フリッカ周期と前記フリッカ位相とに基づいて、レリーズ時に前記シャッターを駆動するシャッター駆動部と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記シャッター駆動部は、前記撮像素子が光電変換を開始するタイミングと前記フリッカ周期において前記光源の光量が最も大きくなるタイミングとが一致するように、前記シャッターを駆動する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記被写体を連続的に撮像する連写モードをさらに備え、
前記シャッター駆動部は、前記連写モード時に、前記撮像素子が光電変換を開始するタイミングと前記フリッカ周期において前記光源の光量が最も大きくなるタイミングとが同期するように、前記シャッターを駆動する
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像して画像のデータを生成する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、交流点灯照明に存在するフリッカ（ちらつき）の影響を抑制する撮像装置が知られる。
【０００３】
例えば、特許文献１の撮像装置は、静止画撮影モードにおける映像信号の変動を予測し、絞り値と露光時間および信号ゲインの１つ以上を制御することにより、該予測した静止画撮影モードにおける映像信号の変動を抑圧する。
【特許文献１】特開２００６−５００３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述した撮像装置の露光時間は、光源の点滅周期と等しいか、光源の点滅周期よりも長い。そのため、必ずしも高速なメカニカルシャッターに対応できない可能性がある。例えば、高速なメカニカルシャッターを使用するときには、光源が明るいタイミングで露光するか、暗いタイミングで露光するかにより、得られた画像の明るさが異なる。特に、連写時には、フレームごとに画像の明るさが変動するために、違和感が強くなる。
【０００５】
そこで、本発明の撮像装置は、フリッカのある光源下で高速なメカニカルシャッターを使用するときに、高画質の画像を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、被写体光の入射光路を遮断または開放するシャッターと、前記シャッターが開放された時に前記被写体光を光電変換する撮像素子と、前記被写体光の輝度を測光する測光部と、前記測光部により測光した前記輝度に基づいて、シャッター速度を算出するシャッター速度算出部と、前記シャッター速度算出部により算出した前記シャッター速度に基づいて、スリット露光するか否かを判定する判定部とを備え、前記判定部によりスリット露光すると判定した場合に、前記測光部により測光した前記輝度に基づいて、被写体を照明する光源のフリッカ周期とフリッカ位相とを算出するフリッカ周期算出部と、前記フリッカ周期算出部により算出した前記フリッカ周期と前記フリッカ位相とに基づいて、レリーズ時に前記シャッターを駆動するシャッター駆動部とを備える。
【０００７】
なお、好ましくは、前記シャッター駆動部は、前記撮像素子が光電変換を開始するタイミングと前記フリッカ周期において前記光源の光量が最も大きくなるタイミングとが一致するように、前記シャッターを駆動しても良い。
【０００８】
また、好ましくは、前記被写体を連続的に撮像する連写モードをさらに備え、前記シャッター駆動部は、前記連写モード時に、前記撮像素子が光電変換を開始するタイミングと前記フリッカ周期において前記光源の光量が最も大きくなるタイミングとが同期するように、前記シャッターを駆動しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の撮像装置によれば、フリッカのある光源下で高速なメカニカルシャッターを使用するときに、高画質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態における撮像装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、撮像装置１は、一眼レフレックスタイプの撮像装置本体２と撮像装置本体２の筐体前面に取り付けられた撮像レンズ３とから構成される。
【００１１】
撮像装置本体２は、撮像レンズ３の光軸上に、クイックリターンミラー４、メカニカルシャッター５、撮像素子６を備える。また、撮像装置本体２は、画像処理部７、バッファメモリ８、表示部９、制御部１０、ペンタプリズム１１、ハーフミラー１２、測光部１３、シャッター駆動部１４、レリーズ釦１５、操作部１６、記録Ｉ／Ｆ部１７、記録媒体１８を備える。
【００１２】
非撮像時、被写体光は、撮像レンズ３を介してクイックリターンミラー４へ入射すると、そこで反射し、ペンタプリズム１１、ハーフミラー１２などを介して測光部１３に入射する。測光部１３は、入射した被写体光の輝度を測光する。測光部１３の出力は、制御部１０に接続される。
【００１３】
撮像時、クイックリターンミラー４が跳ね上がり、メカニカルシャッター５が開放されると、被写体光は、撮像レンズ３を介して撮像素子６に入射する。メカニカルシャッター５の詳細は、後述する。撮像素子６は、入射した被写体光を光電変換し、メカニカルシャッター５が閉じた後にアナログ画像信号を出力する。撮像素子６の出力は、不図示のＡ／Ｄ変換部に接続される。Ａ／Ｄ変換部は、撮像素子６の出力信号のＡ／Ｄ変換を行う。Ａ／Ｄ変換部の出力は、画像処理部７に接続される。
【００１４】
画像処理部７は、Ａ／Ｄ変換部から出力されたデータに各種の画像処理（ホワイトバランス調整、色補間、階調変換処理、輪郭強調処理など）を施す。また、画像処理部７は、記録媒体１８に画像のデータを記録する前にＪＰＥＧ形式などで圧縮する処理や、圧縮された上記のデータを伸長復元する処理をも実行する。バッファメモリ８は、画像処理部７による画像処理の前工程や後工程で画像のデータを一時的に記録する。なお、画像処理部７およびバッファメモリ８は、それぞれ制御部１０に接続される。表示部９は、制御部１０の制御により各種の画像を表示する。表示部９に表示される各種の画像は、レリーズ時に撮像した画像、記録媒体１１に記録した画像、メニュー画面などを含む。
【００１５】
制御部１０は、所定のシーケンスプログラムにしたがって、撮像装置１の統括的な制御を行うプロセッサである。また、制御部１０は、測光部１３の出力に基づいて、測光演算を行う。例えば、制御部１０は、シャッター速度や絞り値などを算出する。シャッター駆動部１４は、制御部１０の制御により、メカニカルシャッター５を駆動する。レリーズ釦１５は、レリーズ指示の入力をユーザから受け付ける。操作部１６は、操作釦などを有する。操作釦は、上記のメニュー画面等での操作入力をユーザから受け付ける。なお、レリーズ釦１５および操作部１６の状態は制御部１０により検知される。記録Ｉ／Ｆ部１７は、記録媒体１８を接続するためのコネクタが形成される。そして、記録Ｉ／Ｆ部１７は、コネクタに接続された記録媒体１８に対してデータの書き込み／読み出しを実行する。なお、記録Ｉ／Ｆ部１７は、制御部１０に接続される。
【００１６】
撮像装置１は、レリーズ釦１５が全押しされると被写体を１回撮像する単写モードと、レリーズ釦１５が全押しされている間は被写体を連続的に撮像する連写モードとを備える。単写モードまたは連写モードの選択、連写モードにおける連写速度の設定は、操作釦を介してメニュー画面により行われる。
【００１７】
ここで、メカニカルシャッター５について説明する。メカニカルシャッター５は、先幕および後幕を有する。レリーズ釦１５が全押しされると、先幕が走行を開始し、シャッター速度に応じて、後幕が走行を開始する。なお、高速なシャッター速度の場合には、先幕の走行よりわずかに遅れて後幕が走行する、いわゆるスリット走行（スリット露光）となる。
【００１８】
ところで、電球や蛍光灯などの照明光には、フリッカが存在する。図２は、商用電源の周波と光源の輝度変化との関係を示す図である。図２に示すように、５０Ｈｚの電源では１０．０ｍｓの周期、６０Ｈｚの電源では８．３ｍｓの周期で光源の輝度が変化する。
【００１９】
そのため、スリット露光する場合には、光源が明るいタイミングで露光するか、暗いタイミングで露光するかにより、得られた画像の明るさが異なる。例えば、図２の（１）のタイミングで露光し、得られた画像は、（２）のタイミングで露光し、得られた画像と比べて明るくなる。特に、連写時には、フレームごとに画像の明るさが変動するために、違和感が強くなる。さらに、光源の種類によっては、画像中に横帯状むらや色むらが生じることや、フレームごとに画像の色が異なることがある。
【００２０】
そこで、本実施形態の撮像装置１は、スリット露光するか否かを判定し、スリット露光すると判定した場合には、フリッカ対策を行う。
【００２１】
図３は、撮像装置１における連写モードによる撮像時の制御部１０の動作を示すフローチャートである。また、図４は、図３におけるメカニカルシャッター５およびレリーズ釦１５の動作を示すタイミングチャートである。
【００２２】
ステップＳ１で、制御部１０は、測光演算を行う。例えば、制御部１０は、測光部１３を制御して、フリッカの影響を受けない程度（例えば、１／６０秒〜１／５０秒）の蓄積時間で被写体光の輝度を積分測光する。そして、制御部１０は、測光した被写体光の輝度、操作釦を介してメニュー画面により設定された撮像感度や露出モード（例えば、プログラム優先の露出モード、絞り優先の露出モード、シャッター速度優先の露出モードなど）などの撮像条件に基づいて、シャッター速度や絞り値などを算出する。
【００２３】
ステップＳ２で、制御部１０は、ステップＳ１で測光した被写体光の輝度に基づいて、撮像するシーンの光源の色温度を判定し、光源が照明光か自然光かを判定する。この光源の判定は、公知の手段で行われる。照明光である場合には、ステップＳ３に移行する。一方、自然光である場合には、後述するステップＳ１２に移行する。
【００２４】
ステップＳ３で、制御部１０は、ステップＳ１で算出したシャッター速度に基づいて、スリット露光するか否かを判定する。例えば、制御部７は、ステップＳ１で算出したシャッター速度が１／２５０秒以下か否かを判定する。シャッター速度が１／２５０秒以下であると判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４に移行する。一方、シャッター速度が１／２５０秒より大きいと判定した場合（ＮＯ）には、後述するステップＳ１２に移行する。
【００２５】
ステップＳ４で、制御部１０は、フリッカ周期とフリッカ位相、すなわち、光源の輝度変化の周期と位相とを測定する。例えば、制御部１０は、測光部１３を制御して、１／１０００秒の間隔で、被写体光の輝度を測光する。そして、制御部１０は、測光部１３の出力に基づいて、最も被写体光の輝度が高くなる位相を検出する。これにより、撮像するシーンが単一光源下である場合だけでなく、輝度や位相が異なる複数種類の光源下である場合にも、最も被写体光の輝度が高くなる位相を検出することができる。測光部１３の出力の例を図４（ａ）に示す。また、フリッカ周期とフリッカ位相との例を図４（ｅ）に示す。
【００２６】
ステップＳ５で、制御部１０は、ステップＳ４で測定したフリッカ周期とフリッカ位相とをロックする。
【００２７】
ステップＳ６で、制御部１０は、ステップＳ５でロックしたフリッカ周期とフリッカ位相とに基づいて、ステップＳ６以降のフリッカ周期とフリッカ位相とを予測する。予測したフリッカ周期とフリッカ位相との例を図４（ｂ）に示す。これにより、撮像時、クイックリターンミラー４が跳ね上がり、測光部１３の出力がない間にも、フリッカのタイミングを把握することができる。
【００２８】
ステップＳ７で、制御部１０は、レリーズ釦１５が全押しされたか否かを判定する。レリーズ釦１５が全押しされた場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ８に移行する。一方、レリーズ釦１５が全押しされない場合（ＮＯ）には、レリーズ釦１５が全押しされるまで待機する。レリーズ釦１５が全押しされたタイミングを図４（ｃ）のｔ１に示す。
【００２９】
ステップＳ８で、制御部１０は、ステップＳ６で予測したフリッカ周期とフリッカ位相とに基づいて、ステップＳ６でレリーズ釦１５が全押しされてから直近、かつ、最も被写体光の輝度が高くなるタイミングを検出する。検出したタイミングを図４（ｂ）のｔ２に示す。
【００３０】
ステップＳ９で、制御部１０は、スリット露光を開始するタイミングとステップＳ８で検出したタイミングとが一致するように、シャッター駆動部１４を制御する。例えば、制御部１０は、シャッター駆動部１４を制御して、撮像素子６が光電変換を開始するタイミングとステップＳ８で検出したタイミングとが一致するように、メカニカルシャッター５の先幕の走行を開始する。そして、制御部１０は、シャッター駆動部１４を制御して、ステップＳ１で算出したシャッター速度に応じて、メカニカルシャッター５の後幕のスリット走行を開始する。その後、制御部１０は、撮像素子６を制御して、光電蓄積した被写体光を光電変換し、アナログ画像信号を出力する。
【００３１】
スリット露光を開始するタイミングを図４（ｄ）のｔ２に示す。図４（ｄ）の例では、レリーズ釦１５が全押しされてから、ステップＳ６で予測したフリッカ周期が１周期以内の最も被写体光の輝度が高くなるタイミングでスリット露光を開始している。これにより、レリーズタイムラグの影響を少なくすることができる。
【００３２】
ステップＳ１０で、制御部１０は、不図示のＡ／Ｄ変換部を制御して、ステップＳ９で出力したアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換する。そして、制御部１０は、画像処理部７を制御して、Ａ／Ｄ変換部から出力されたデータに画像処理を施す。その後、制御部１０は、画像処理後の画像のデータを記録媒体１８に記録する。
【００３３】
ステップＳ１１で、制御部１０は、レリーズ釦１５が全押しされているか否かを判定する。レリーズ釦１５が全押しされている場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ９に戻る。一方、レリーズ釦１５が全押しされていない場合（ＮＯ）には、一連の処理を終了する。
【００３４】
なお、レリーズ釦１５が全押しされ、ステップＳ９に戻る場合には、制御部１０は、予め設定された連写速度に応じて、ステップＳ６で予測したフリッカ周期の倍数になるように、スリット露光する間隔を算出する。そして、制御部１０は、スリット露光を開始するタイミングと最も被写体光の輝度が高くなるタイミングとが同期するように、シャッター駆動部１４を制御する。これにより、連写にて得られた複数のフレーム間で画像の明るさが変動するおそれを減らすことができる。２回目にスリット露光を開始するタイミングの例を図４（ｄ）のｔ３に示す。
【００３５】
ステップＳ３でシャッター速度が１／２５０秒より大きいと判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１２で、制御部１０は、レリーズ釦１５が全押しされたか否かを判定する。レリーズ釦１５が全押しされた場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に移行する。一方、レリーズ釦１５が全押しされない場合（ＮＯ）には、レリーズ釦１５が全押しされるまで待機する。
【００３６】
ステップＳ１３で、制御部１０は、シャッター駆動部１４を制御して、メカニカルシャッター５の先幕の走行を開始する。そして、制御部１０は、シャッター駆動部１４を制御して、ステップＳ１で算出したシャッター速度に応じて、メカニカルシャッター５の後幕の走行を開始する。その後、制御部１０は、撮像素子６を制御して、光電蓄積した被写体光を光電変換し、アナログ画像信号を出力する。
【００３７】
ステップＳ１４で、制御部１０は、不図示のＡ／Ｄ変換部を制御して、ステップＳ１３で出力したアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換する。そして、制御部１０は、画像処理部７を制御して、Ａ／Ｄ変換部から出力されたデータに画像処理を施す。その後、制御部１０は、画像処理後の画像のデータを記録媒体１８に記録する。
【００３８】
ステップＳ１５で、制御部１０は、レリーズ釦１５が全押しされているか否かを判定する。レリーズ釦１５が全押しされている場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に戻り、露光する。一方、レリーズ釦１５が全押しされていない場合（ＮＯ）には、一連の処理を終了する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の撮像装置は、スリット露光するか否かを判定し、スリット露光すると判定した場合には、スリット露光を開始するタイミングと最も被写体光の輝度が高くなるタイミングとが一致するように制御する。そして、連写モード時には、スリット露光を開始するタイミングと最も被写体光の輝度が高くなるタイミングとが同期するように制御する。したがって、本実施形態の撮像装置によれば、フリッカの影響を極力少なくするため、高画質の画像を得ることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、本発明の技術を一眼レフレックスタイプの撮像装置本体２を有する撮像装置１において実現する例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、コンパクトタイプの撮像装置などにも本発明を同様に適用することができる。
【００４１】
また、ステップＳ１において、積分測光することにより、被写体光の輝度を算出したが、これに限らない。例えば、制御部１０は、測光部１３を制御して、フリッカの影響を受けない程度の時間で複数回、被写体光の輝度を測光する。そして、制御部１０は、測光した輝度の積算値を算出しても良い。
【００４２】
また、ステップＳ３において、シャッター速度が１／２５０秒以下であると判定した場合にスリット露光すると判定したが、シャッター速度は、これに限らない。例えば、より高速なシャッター速度でも良い。
【００４３】
また、本実施形態では、撮像装置本体２の内部に設置した測光部１３により被写体光の輝度を測光したが、これに限らない。例えば、撮像装置本体２の外部に被写体光の輝度を測光するための第２の測光部を備えても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態における撮像装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】商用電源の周波と光源の輝度変化との関係を示す図である。
【図３】撮像装置１における連写モードによる撮像時の制御部１０の動作を示すフローチャートである。
【図４】図３におけるメカニカルシャッター５およびレリーズ釦１５の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１…撮像装置、５…メカニカルシャッター、６…撮像素子、１０…制御部、１３…測光部、１４…シャッター駆動部
【図１】
2010074484.tif 000003
【図２】
2010074484.tif 000004
【図３】
2010074484.tif 000005
【図４】
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