(57)【要約】【課題】露光時間を変えずに、フリッカによるＡＦ精度低下を抑制する撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１は、被写体の明るさを検出する受光素子４９を備える。受光素子４９で得られた明るさに関する情報に基づいて、明るさの周期的な変動であるフリッカの発生有無の判断、及びフリッカの周期の算出を行い、露光時間がフリッカの周期よりも短い場合に、撮像素子５３のフレームレートをフリッカの周期の整数倍に調整する制御部３０を備える。撮像素子５３は、ローリングシャッタで駆動する。制御部３０は、フリッカを発生させる光の強さが最大値を示すタイミングで、ＡＦ領域を含むラインの露光が行われるように、垂直同期信号の出力タイミングを調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の明るさを検出する受光素子と、
前記受光素子で得られた明るさに関する情報に基づいて、明るさの周期的な変動であるフリッカの発生有無の判断、及び前記フリッカの周期の算出を行い、露光時間が前記フリッカの周期よりも短い場合に、撮像素子のフレームレートを前記フリッカの周期の整数倍に調整する制御部とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子は、ローリングシャッタで駆動し、
前記制御部は、前記フリッカを発生させる光の強さが最大値を示すタイミングで、ＡＦ領域を含むラインの露光が行われるように、垂直同期信号の出力タイミングを調整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】
前記受光素子は、前記撮像素子のフレームレートや、前記フリッカの周期よりも短い時間ごとに、前記明るさの検出を行うことを特徴とする請求項１に記載に撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特にフリッカによるＡＦ精度低下を抑制する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光灯の下のように、明るさが周期的に変動するフリッカがある環境下で、デジタルカメラで短い露光時間で撮像を行うと、フレーム間で画像の輝度値が変動する。また、撮像素子がＣＭＯＳのようにローリングシャッタで駆動される場合には、画像上にラインごとの光の強弱を示す縞模様が発生する。ＡＦを行う画像が暗い場合、またはＡＦ領域と該縞模様の暗い部分とが重複した場合には、ＡＦ精度が低下する。
【０００３】
特許文献１では、フリッカを検出した場合には、露光時間を長くしてフリッカの発生を抑える撮像装置を開示する。
【特許文献１】特開２００３−１８９１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、露光時間を長くする必要があるため、動きの早い被写体を撮像する場合など、撮像に適さない場合もある。
【０００５】
したがって本発明の目的は、露光時間を変えずに、フリッカによるＡＦ精度低下を抑制する撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る撮像装置は、被写体の明るさを検出する受光素子と、受光素子で得られた明るさに関する情報に基づいて、明るさの周期的な変動であるフリッカの発生有無の判断、及びフリッカの周期の算出を行い、露光時間がフリッカの周期よりも短い場合に、撮像素子のフレームレートをフリッカの周期の整数倍に調整する制御部とを備える。
【０００７】
本実施形態では、フレームレートをフリッカの周期の整数倍に合わせることにより、フリッカによるフレームごとの画像の輝度値のばらつきを抑えることが可能になる。輝度値のばらつきを抑えることにより、安定的なＡＦ精度を確保することが可能になる。
【０００８】
好ましくは、撮像素子は、ローリングシャッタで駆動し、制御部は、フリッカを発生させる光の強さが最大値を示すタイミングで、ＡＦ領域を含むラインの露光が行われるように、垂直同期信号の出力タイミングを調整する。
【０００９】
ＣＭＯＳなどローリングシャッタで駆動する撮像素子の場合には、フリッカにより、画像にラインごとの光の強弱を示す縞模様が発生するが、垂直同期信号の出力タイミングを調整することにより、ＡＦ領域と、フリッカによる縞模様の暗い部分との重複を少なくすることが可能になり、かかる制御を行わない場合に比べて、ＡＦ精度を向上させることが可能になる。
【００１０】
また、好ましくは、受光素子は、撮像素子のフレームレートや、フリッカの周期よりも短い時間ごとに、明るさの検出を行う。
【００１１】
明るさの検出を短い時間の間隔で行うことにより、早くフリッカの周期の算出などを行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、露光時間を変えずに、フリッカによるＡＦ精度低下を抑制する撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本実施形態について、図を用いて説明する。撮像装置１は、デジタルカメラである。撮像装置１の撮像に関する部分は、撮像装置１の電源のオンオフ状態の切り替えのために使用される電源ボタン９、レリーズボタン１３、各部の制御を行う制御部３０、レンズ駆動部４５、露出制御部４７、受光素子４９、レンズ５１、ＣＭＯＳなど走査ラインごとに順次露光が行われるローリングシャッタで駆動される撮像素子５３、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５５、ＤＳＰ（映像信号処理回路）６０、記録部７０、及び表示部９０を備える（図１参照）。
【００１４】
被写体像は、レンズ５１を介した光学像として、撮像素子５３で撮像される。撮像により得られた画像データは、ＡＦＥ５５でアナログ信号からデジタル信号に変換され、ＤＳＰ６０でホワイトバランス処理を含む画像処理が施される。かかる動作が第１時間ｔ１ごとに行われ、表示部９０に、画像データに基づいてスルー画像が表示される（ライブビュー表示）。第１時間ｔ１は、通常時には１／３０秒に設定されるが、フリッカ（周期的な明るさ変動）検出時には、フリッカ周期ＦＴの整数倍に設定される。また、フリッカ検出時で且つ露光時間ｅ１がフリッカ周期ＦＴよりも短い場合には、第１時間ｔ１の開始タイミングの調整も行われる。
【００１５】
レリーズボタン１３は、半押しすることにより測光スイッチ（不図示）がオン状態にされ測光やレンズ駆動部４５による測距及び合焦動作が行われる。測光は、撮像素子５３における撮像で得られた画像データに基づいて行われる。具体的には、ＤＳＰ６０は、画像処理において生成される輝度信号から測光領域における輝度値（被写体の明るさに関する情報）を求め、これを測光結果として、制御部３０に出力する。制御部３０は、輝度値に基づいて適正な露出（絞りや露光時間ｅ１）を算出する（露出演算）。測距は、撮像で得られた画像データから、ＡＦ領域に対応する部分の画像のコントラストに基づいて行われる。
【００１６】
本実施形態では、レリーズボタン１３の半押し後に、測光や測距を開始する形態で説明したが、電源ボタン９を使って撮像装置１の電源がオン状態にされた後、常時測光や測距を行う形態であってもよい。この場合、レリーズボタン１３が半押しされると、測光や測距動作が停止され、半押しされる直前の測光や測距結果が、レリーズボタン１３の全押しに対応する撮影に使用される。また、撮像装置１の電源がオン状態にされた後から、フリッカ周期ＦＴに対応する第１時間ｔ１の調整が可能になる。
【００１７】
レリーズボタン１３は、全押しすることによりレリーズスイッチ（不図示）がオン状態にされ、制御部３０で算出された露出で撮像が行われるように、露出制御部４７により絞りや露光時間ｅ１が制御された状態で、撮像が行われる。撮像により得られた画像データに対応する画像は、ＤＳＰ６０における画像処理後に、表示部９０に表示され、画像データは記録部７０に記録される。
【００１８】
受光素子４９は、レンズ５１を介した光を第２時間ｔ２ごとに受光して、かかる光の明るさに関する情報を制御部３０に出力する。具体的には、受光素子４９として、測光に用いられる受光素子が考えられる。第２時間ｔ２は、第１時間ｔ１やフリッカ周期ＦＴよりも短い値に設定される。制御部３０は、第２時間ｔ２ごとの受光素子４９から出力される情報に基づいて、フリッカ発生有無の判断、明るさの最小値と最大値、及びフリッカの周期の算出を行う。フリッカは、光の強弱の繰り返しであり、例えば、５０Ｈｚの周波数で点灯している蛍光灯の下で撮像した場合には、フリッカ周期ＦＴが１／１００秒のフリッカが発生する。なお、フリッカ発生の有無などを検出する目的であるため、受光素子４９は、被写体の明るさを検出するものであれば、レンズ５１を介さない光を受光する形態であってもよい。
【００１９】
露光時間ｅ１がフリッカ周期ＦＴよりも短い場合には、撮像素子５３のラインごとの露光量の差異により、フレームごとに画像の輝度値の差異（フレーム間の出力変動）が生じ、また画像にラインごとの光の強弱を示す縞模様が発生する（図２参照）。
【００２０】
図２の下段に示す１番目のフレーム画像、２番目のフレーム画像、３番目のフレーム画像は、フリッカを発生させる光が強い時に露光されたラインに対応した明るい領域（波線部分）、フリッカを発生させる光が中程度の時に露光されたラインに対応した中程度の明るさの領域（網掛け部分）、フリッカを発生させる光が弱い時に露光されたラインに対応し暗い領域（黒塗り部分）を含む縞模様であって、それぞれの縞模様のパターンが異なる状態を示す。
【００２１】
また、撮像素子５３のフレーム周期である第１時間ｔ１とフリッカ周期ＦＴの整数倍が一致していない場合には、フレームごとに発生する縞模様が変化し、フレームごとの画像の輝度値が変動する。図２の下段は、１番目のフレームで得られた画像、２番目のフレームで得られた画像、及び３番目のフレームで得られた画像における、フリッカによって発生する縞模様が変化する状態を示す。
【００２２】
制御部３０は、フリッカが発生していると判断し、且つ露光時間ｅ１がフリッカ周期ＦＴよりも短い場合には、第１時間ｔ１をフリッカ周期ＦＴの整数倍に合わせるようにフレームレートを調整する、すなわち垂直同期信号ＶＤの出力タイミングを調整する（図３参照）。なお、フリッカが発生している場合であっても、露光時間がフリッカ周期ＦＴ以上である場合には、画像が全体的に明るくなり、すなわち縞模様の暗い領域も明るい領域も明るくなり、該縞模様が見えにくくなるため、フレームレートは通常時の値に設定される、すなわちフレームレートを調整する必要はない。なお、露光時間がフリッカ周期ＦＴの整数倍である場合には、該縞模様は発生しない。
【００２３】
図３の下段に示す１番目のフレーム画像、２番目のフレーム画像、３番目のフレーム画像は、フリッカを発生させる光が強い時に露光されたラインに対応した明るい領域（波線部分）、フリッカを発生させる光が中程度の時に露光されたラインに対応した中程度の明るさの領域（網掛け部分）、フリッカを発生させる光が弱い時に露光されたラインに対応し暗い領域（黒塗り部分）を含む縞模様であって、それぞれの縞模様のパターンが同じ状態を示す。
【００２４】
さらに、撮像素子５３上の測距を行う領域（ＡＦ領域）にフリッカによる縞模様の暗い部分が少なくなるように、すなわちフリッカを発生させる光の強さが最大値を示すタイミングで、ＡＦ領域を含むラインの露光が行われるように、第１時間ｔ１の開始タイミング（垂直同期信号ＶＤの出力タイミング）を調整する（図４参照）。
【００２５】
図４の下段に示す１番目のフレーム画像、２番目のフレーム画像、３番目のフレーム画像は、フリッカを発生させる光が強い時に露光されたラインに対応した明るい領域（波線部分）、フリッカを発生させる光が中程度の時に露光されたラインに対応した中程度の明るさの領域（網掛け部分）、フリッカを発生させる光が弱い時に露光されたラインに対応し暗い領域（黒塗り部分）を含む縞模様であって、それぞれの縞模様のパターンが同じで、画像中央に設けられたＡＦ領域を含むラインがフリッカを発生させる光が強い時に露光されるように調整された状態を示す。但し、ＡＦ領域は、画像中央に限られるものではなく、ＡＦ領域の変動に応じて、垂直同期信号ＶＤの出力タイミングを調整する必要がある。
【００２６】
次に、測距動作手順について、図５のフローチャートを用いて説明する。レリーズボタン１３が半押しされると、ステップＳ１１で、制御部３０は、受光素子４９から出力された光の強さに関する情報に基づいて、光の強さの最大値と最小値を算出し、最大値と最小値を示す時間間隔からフリッカ周期ＦＴを算出し、フリッカが発生しているか否かを判断する。また、並行して測光が行われる。制御部３０は、測光結果に基づいて適正な露出（絞りや露光時間ｅ１）を算出する。フリッカが発生している場合には、ステップＳ１２に進められ、発生していない場合には、フレームレートの調整を行わずに、ステップＳ１５に進められる。
【００２７】
なお、本実施形態では、測光、測距をレリーズボタン１３の半押し後に行う形態を説明したが、電源ボタン９を使って撮像装置１の電源がオン状態にされた後、常に行う形態であってもよい。この場合は、第１時間ｔ１ごとにかかる測距動作が行われる。
【００２８】
ステップＳ１２で、制御部３０は、露光時間ｅ１がフリッカ周期ＦＴよりも短いか否かを判断する。短い場合には、ステップＳ１３に進められ、短くない場合には、フレームレートの調整を行わずに、ステップＳ１５に進められる。ステップＳ１３で、制御部３０は、フレームレートの調整を行う。具体的には、制御部３０は、第１時間ｔ１をフリッカ周期ＦＴの整数倍に設定し、ステップＳ１４で、制御部３０は、光の強さの最大値を示すタイミングで、ＡＦ領域を含むラインの露光が行われるように、垂直同期信号ＶＤの出力タイミングを調整する。ステップＳ１５で、測距が行われる。
【００２９】
本実施形態では、垂直同期信号ＶＤの出力間隔を変えて、第１時間ｔ１（フレームレート）を調整することにより、フリッカによるフレームごとの画像の輝度値のばらつきを抑えることが可能になる。また、垂直同期信号ＶＤの出力タイミングを調整することにより、ＡＦ領域と、フリッカによる縞模様の暗い部分との重複を少なくすることが可能になり、かかる制御を行わない場合に比べて、ＡＦ精度を向上させることが可能になる。
【００３０】
なお、本実施形態では、撮像素子５３がローリングシャッタで駆動されるＣＭＯＳなどである形態を説明したが、ＣＣＤなど総ての走査ラインが同時に露光されるグローバルシャッタで駆動される他の撮像素子でもよい。この場合は、フリッカの発生時にフレームレートの調整が行われる。但し、画像に縞模様は発生しないため、フレームごとの画像の輝度値を一定にするだけでいいので、垂直同期信号の出力タイミングのＡＦ領域に応じた調整は行われない。
【００３１】
図６は、フレームレートの調整を行う前の状態を示す。１番目のフレームでは、露光時間ｅ１の間、フリッカを発生させる光が強い状態で、明るい画像（波線表示）が得られ、２番目のフレームでは、露光時間ｅ１の間、フリッカを発生させる光が中程度の状態で、中程度に明るい画像（網掛け表示）が得られ、３番目のフレームでは、露光時間ｅ１の間、フリッカを発生させる光が弱い状態で、暗い画像（黒塗り表示）が得られる。図７は、フレームレートの調整を行った後の状態を示す。いずれのフレームでも、露光時間ｅ１の間、フリッカの光が同程度の状態であり、同じ明るさの画像（網掛け表示）が得られる。
【００３２】
また、フリッカの発生有無の判断などに使用するために、撮像素子５３と別の受光素子４９を使う形態を説明したが、撮像素子５３を使う形態であってもよい。この場合に、制御部３０は、フレームごとの画像の輝度値に基づいて、フリッカの発生有無などを判断する。但し、フレームレート（１／３０秒）ごとに得られる複数の画像の輝度値を得る必要があるため、受光素子４９を使う形態に比べて処理に時間がかかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態における撮像装置の構成図である。
【図２】撮像素子がＣＭＯＳであって、第１時間を調整する前の、フリッカ波形、垂直同期信号の出力波形、ローリングシャッタの露光タイミング、フレームごとに得られる画像の縞模様の違いを示す図である。
【図３】図２の状態から第１時間を調整した後の、フリッカ波形、垂直同期信号の出力波形、ローリングシャッタの露光タイミング、及びフレームごとに得られる画像の縞模様の違いを示す図である。
【図４】図３の状態から垂直同期信号の出力タイミングを調整した後の、フリッカ波形、垂直同期信号の出力波形、ローリングシャッタの露光タイミング、及びフレームごとに得られる画像の縞模様の違いを示す図である。
【図５】測距動作手順を示すフローチャートである。
【図６】撮像素子がＣＣＤであって、第１時間を調整する前の、フリッカ波形、垂直同期信号の出力波形、電子シャッタの電荷吐き出しタイミング（露光時間）、及びフレームごとに得られる画像の縞模様の違いを示す図である。
【図７】図６の状態から第１時間を調整した後の、フリッカ波形、垂直同期信号の出力波形、電子シャッタの電荷吐き出しタイミング（露光時間）、及びフレームごとに得られる画像の縞模様の違いを示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  撮像装置
９  電源ボタン
１３  レリーズボタン
３０  制御部
４５  レンズ駆動部
４７  露出制御部
４９  受光素子
５１  レンズ
５３  撮像素子
５５  ＡＦＥ
６０  ＤＳＰ
７０  記録部
９０  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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