(57)【要約】【課題】高速連写においても、適切な露出制御を行うことができる撮像装置を提供する。【解決手段】本発明に係わる撮像装置は、撮影開始前における被写体の１フレーム分の画像を一定の時間間隔で撮像してスルー画像として出力し、撮影開始後における被写体の１フレーム分の画像を撮像して撮影画像として出力する撮像手段と、撮像されたスルー画像の輝度が周期的に変化しているときの輝度変化の１周期を検出する周期検出手段と、検出された１周期に対応するスルー画像の各フレームの露出値を設定する露出値設定手段と、設定された前記１周期の露出値を記憶する記憶手段と、撮像されたスルー画像の輝度が周期的に変化しているときに前記撮像手段により連続して撮影画像を撮像する場合は、前記記憶手段に記憶された前記１周期の露出値に基づいて、当該１周期に相当する期間に撮像する前記撮影画像の露出値を制御する露出制御手段と、を備える。【選択図】図１
2011040799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影開始前における被写体の１フレーム分の画像を一定の時間間隔で撮像してスルー画像として出力し、また撮影開始後における被写体の１フレーム分の画像を撮像して撮影画像として出力する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像されたスルー画像の輝度が周期的に変化しているときの輝度変化の１周期を検出する周期検出手段と、
前記周期検出手段により検出された１周期に対応するスルー画像の各フレームの露出値を設定する露出値設定手段と、
前記露出値設定手段で設定された前記１周期の露出値を記憶する記憶手段と、
前記撮像手段により撮像されたスルー画像の輝度が周期的に変化しているときに前記撮像手段により連続して撮影画像を撮像する場合は、前記記憶手段に記憶された前記１周期の露出値に基づいて、当該１周期に相当する期間に撮像する前記撮影画像の露出値を制御する露出制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記露出値設定手段は、前記周期検出手段により検出された１周期のスルー画像に基づいて当該１周期における各フレームの適正露出値を算出するとともに、当該適正露出値を前記１周期の露出値として設定すること、を特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記露出値設定手段は、前記周期検出手段により検出された１周期のスルー画像に基づいて当該１周期の平均露出値を算出するとともに、当該平均露出値を前記１周期の露出値として設定すること、を特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置であって、
前記露出値設定手段は、前記周期検出手段により検出された１周期のスルー画像に基づいて当該１周期の平均露出値を算出する際に、前記スルー画像に含まれる周波数成分のうち人体が認識することのできる周波数成分を用いること、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、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラにおいては、通常の連続撮影よりもさらに高速連写が可能な機種が登場している。このような高速連写中の露出制御として、高速連写モードでは、１コマごとの受光素子の出力に基づいて、撮影直前に算出した露出制御値を制御するようにしたデジタルカメラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−５０１５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記デジタルカメラにおいて、受光素子の出力は１コマごとの測定値となるが、露出制御値は撮影直前に算出した固定値となる。このため、各コマの露出制御値は、撮影直前の被写体の輝度レベルの影響を受けやすくなる。
【０００５】
本発明の課題は、高速連写においても、適切な露出制御を行うことができる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、撮影開始前における被写体の１フレーム分の画像を一定の時間間隔で撮像してスルー画像として出力し、また撮影開始後における被写体の１フレーム分の画像を撮像して撮影画像として出力する撮像手段と、前記撮像手段により撮像されたスルー画像の輝度が周期的に変化しているときの輝度変化の１周期を検出する周期検出手段と、前記周期検出手段により検出された１周期に対応するスルー画像の各フレームの露出値を設定する露出値設定手段と、前記露出値設定手段で設定された前記１周期の露出値を記憶する記憶手段と、前記撮像手段により撮像されたスルー画像の輝度が周期的に変化しているときに前記撮像手段により連続して撮影画像を撮像する場合は、前記記憶手段に記憶された前記１周期の露出値に基づいて、当該１周期に相当する期間に撮像する前記撮影画像の露出値を制御する露出制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高速連写においても、適切な露出制御を行うことができる撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係わるカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態においてスルー画像における輝度変化の一例を示す説明図である。
【図３】第１実施形態において高速連写モードで撮影画像を撮像する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態においてスルー画像における実際の輝度変化と平均化した輝度との関係を示す説明図である。
【図５】第２実施形態において高速連写モードで撮影画像を撮像する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係わる撮像装置の実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係わるカメラ１の構成を示すブロック図である。本実施形態のカメラ１は、図１に示すように、撮像部１０、レンズ／機構部２０、操作部３０、記録部４０、メモリ５０、液晶モニタ６０、発光部７０、カメラＣＰＵ８０を備えるデジタルカメラとして構成されている。
【００１０】
撮像部１０は、撮像素子１１及び画像処理部１２を備える。撮像素子１１は、レンズ／機構部２０の撮影レンズ２１を通過した被写体光を電気信号に変換して出力する光−電気変換素子である。撮像素子１１から出力された電気信号は、画像処理部１２において、ノイズ除去、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、輪郭強調、レベル調節などの各種画像処理が施され、画像データとしてメモリ５０に出力される。
【００１１】
撮像部１０は、操作部３０のレリーズボタンが撮影者により全押し操作される前（撮影開始前）の被写体の１フレーム分の画像を一定の時間間隔（例えば、１／３０秒）で撮像し、スルー画像として出力する。また、撮像部１０は、前記レリーズボタンが撮影者により全押し操作された後（撮影開始後）の被写体の１フレーム分の画像を撮像し、撮影画像として出力する。
【００１２】
レンズ／機構部２０は、撮影レンズ２１、絞り機構２２、シャッタ２３、駆動部２４を備えている。撮影レンズ２１に入射した被写体光は、絞り値（Ｆ値）の大きさに開かれた絞り機構２２、所定の露光時間で開口されたシャッタ２３を経て撮像部１０の撮像素子１１に導かれる。
【００１３】
絞り機構２２は、被写体光の光量を調節するものであり、図示しない複数の絞り羽根を備えている。シャッタ２３は、被写体光の露光時間を調節するものであり、撮影時に所定の速度で開閉動作する図示しないシャッタ羽根を備えている。駆動部２４は、例えば、焦点調節のために撮影レンズ２１を光軸方向に駆動するアクチュエータや、絞り機構２２及びシャッタ２３を駆動するアクチュエータなどにより構成されている。なお、後述する高速連写モードの撮影では、撮像素子１１において電荷の蓄積時間を制御する電子シャッタの機能が用いられる。
【００１４】
操作部３０は、撮影者がカメラＣＰＵ８０に対して各種の入力指示を行う際に操作するものであり、ボタン、ダイアル、スイッチなど（いずれも不図示）の各種の操作入力装置を備える。
【００１５】
このうち、不図示のレリーズボタンは、半押し操作及び全押し操作の２段階の操作が可能となっている。撮影者が不図示の電源スイッチをオンすると、カメラＣＰＵ８０に対してオートフォーカス（ＡＦ）動作の実行信号が送信される。これにより、カメラＣＰＵ８０は撮像部１０の出力に基づいて、自動的に主要な被写体にピント合わせを行うＡＦ制御や、自動的に露出を合わせるＡＥ（自動露出）制御を行う。このとき撮像された画像は、スルー画像としてメモリ５０に出力され、カメラＣＰＵ８０を介して液晶モニタ６０に表示される。
【００１６】
また、スルー画像が表示されている間に、撮影者がレリーズボタンを半押し操作すると、その時点で捕捉した被写体にピントが固定し、また露出が決定される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押し操作すると、カメラＣＰＵ８０に対して撮影開始信号が送信される。これにより、絞り機構２２、シャッタ２３が所定のタイミングで駆動され、撮像部１０において被写体光が撮像される。このとき撮像された画像は、撮影画像としてメモリ５０に出力され、カメラＣＰＵ８０を介して記録部４０に記録される。
【００１７】
記録部４０は、画像処理部１２から出力された画像データを、図示しないＣＦカード、ＳＤカードなどの記録媒体に記録するものである。
【００１８】
メモリ５０は、撮影者が操作入力した設定情報、カメラ１の動作や制御に必要なプログラム、このプログラムの実行に必要な初期値や設定値などが記憶されるほか、撮像部１０から出力された画像データや、画像処理部１２、カメラＣＰＵ８０などが演算処理を行う際に用いるデータなどが記憶される。また、後述する高速連写モードでは、カメラＣＰＵ８０により設定された１周期の露出値が記憶される。
【００１９】
液晶モニタ６０は、スルー画像や撮影画像、及びメニュー画面のほか、シャッタスピードや絞り値などの撮影条件が表示される。
【００２０】
発光部７０は、被写体の輝度が低い場合に、カメラＣＰＵ８０の制御により被写体に対して撮影用の照明光を照射するものである。
【００２１】
カメラＣＰＵ８０は、上述したカメラ１を構成する各要素を統括的に制御する集積回路である。カメラＣＰＵ８０では、カメラ１の基本的な制御として、撮像部１０の出力に基づいて測光や測距を行い、ＡＥ制御やＡＦ制御のほか、発光部７０の発光量を決定する発光制御などの処理を実行している。
【００２２】
カメラＣＰＵ８０は、撮像部１０に対し所定のタイミング信号を送信して、撮像や画像処理のタイミングを制御する処理を実行している。本実施形態のカメラ１では、通常の単写モード、連写モードに加えて、高速連写モードを設定することができる。高速連写モードでは、例えば、６０枚（コマ）／秒の撮影が可能となる。
【００２３】
また、カメラＣＰＵ８０は、撮像部１０により撮像されたスルー画像の輝度が周期的に変化しているときの１周期を検出する周期検出手段の機能としての機能を備える。ここで、スルー画像において輝度が周期的に変化する例について説明する。
【００２４】
図２は、スルー画像における輝度変化の一例を示す説明図である。撮影したい被写体に点滅する光が一定の周期で照射されている場合、図２に示すように、輝度は時間経過とともに周期的に変化する。カメラＣＰＵ８０は、例えば１／３０秒のフレームレートで撮像部１０により画像を撮像しているため、各フレームにおける画像の輝度を時系列に比較することにより、輝度変化の周期性を検出することができる。図２では、期間Ｔが輝度変化の１周期として検出されている。
【００２５】
また、カメラＣＰＵ８０は、高速連写モードが設定されている場合に、検出した１周期のスルー画像に基づいて、その１周期における各フレームの適正露出値を設定する露出値設定手段の機能を備える。ここでは、先に検出した１周期の各フレームの画像データについて適正露出値（以下、１周期の適正露出値という）を算出する。例えば、輝度変化の１周期が１秒であったとすると、３０コマの画像について、それぞれに適正露出値を算出する。この１周期の適正露出値は、メモリ５０に記憶される。
【００２６】
さらに、カメラＣＰＵ８０は、撮像部１０により撮像されたスルー画像の輝度が周期的に変化しているときに、高速連写モードにより撮像部１０により連続して撮影画像を撮像する場合は、メモリ５０に記憶された１周期の適正露出値に基づいて、当該１周期に相当する期間に撮像する撮影画像の露出値を制御する露出制御手段としての機能を備える。
【００２７】
すなわち、高速連写モードにおいて、スルー画像の輝度が図２に示すように周期的に変化している場合に、撮影者によりレリーズボタンが全押し操作されたとする。すると、カメラＣＰＵ８０は、メモリ５０に記憶している１周期の適正露出値を読み出し、この適正露出値に基づいて、その１周期に相当する期間に撮像する撮影画像の露出値を制御する。スルー画像は、１／３０秒のフレームレートで連続して撮像されているため、輝度変化の１周期を検出したときに、その開始点または終了点のいずれかを基点として計時を開始することにより、レリーズボタンが全押し操作された時点と、輝度変化の１周期とを同期させることができる。
【００２８】
例えば、輝度変化の１周期が１秒であり、その間に３０コマの画像が撮像されたとする。この場合に、輝度変化の１周期を検出した時点から１．５秒後にレリーズボタンが全押し操作されたとすると、１周期の１５コマ目の画像の適正露出値が、レリーズボタンが全押し操作された直後に撮像される撮影画像の露出値として設定される。これ以降に撮像される撮影画像についても、それぞれメモリ５０に記憶している１周期の対応するコマの適正露出値が設定される。
【００２９】
次に、本実施形態において、高速連写モードで撮影画像を撮像する場合の処理手順を図３のフローチャートにより説明する。ここでは、撮影者が周期的に輝度変化のある被写体にカメラ１を向けているものとする。
【００３０】
ステップＳ１０１において、カメラＣＰＵ８０は、撮像部１０を制御して、スルー画像を撮像する。ステップＳ１０２において、カメラＣＰＵ８０は、撮像部１０により撮像されたスルー画像について、輝度変化の１周期を検出する。そして、ステップＳ１０３において、カメラＣＰＵ８０は、検出した１周期におけるスルー画像の各フレームの適正露出値を設定する。ステップＳ１０４において、カメラＣＰＵ８０は、設定した１周期の適正露出値をメモリ５０に記憶する。ステップＳ１０５において、カメラＣＰＵ８０は、レリーズボタンが全押し操作された以降に撮像部１０で撮像される撮影画像について、メモリ５０に記憶している１周期の対応するコマの適正露出値を設定して撮像する。
【００３１】
上述した第１実施形態によれば、輝度が周期的に変化する被写体を高速連写する際に、撮影開始前における輝度変化の１周期の適正露出値を設定し、撮影開始後は、設定した１周期の適正露出値に基づいて、その１周期に相当する期間に撮像する撮影画像の露出値を制御するようにしたので、撮影するコマごとに適正露出値を設定する場合に比べて、露出制御の処理を高速化することができる。また、撮影直前に算出した露出値を固定値として用いる方式（特開２０００−５０１５２号）のように、撮影直前の被写体の輝度レベルの影響を受けることがない。
【００３２】
したがって、高速連写においても、適切な露出制御を行うことができる。とくに、本実施形態に示す露出制御では、撮影したい被写体に一定の周期で不要な外光が当たる場合などにおいて、外光の輝度変化をキャンセルした画像を撮影したいときに有効である。
【００３３】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係わるカメラ１の構成は第１実施形態（図１）と同じであるため、相違点についてのみ説明する。
【００３４】
第２実施形態のカメラＣＰＵ８０は、高速連写モードが設定されている場合に、検出した１周期のスルー画像に基づいて、その１周期の平均露出値を設定する露出値設定手段の機能を備える。ここでは、先に検出した１周期の全フレームの画像データについて平均露出値（以下、１周期の平均露出値という）を算出する。例えば、輝度変化の１周期が１秒であったとすると、３０コマの画像における平均露出値を算出する。ここで算出した１周期の平均露出値は、メモリ５０に記憶される。なお、平均露出値の算出手法は、とくに限定されない。
【００３５】
図４は、スルー画像における実際の輝度変化と平均化した輝度との関係を示す説明図である。撮影したい被写体に点滅する光が一定の周期で照射されている場合、図４（ａ）に示すように、輝度は時間経過とともに周期的に変化する。本実施形態のカメラＣＰＵ８０は、第１実施形態と同様の手法により、輝度変化の周期性を検出する。図４（ａ）では、期間Ｔが輝度変化の１周期として検出されている。また、本実施形態のカメラＣＰＵ８０は、図４（ｂ）に示すように、検出した１周期の輝度変化を平均化したうえで、１周期の平均露出値を設定している。
【００３６】
また、本実施形態のカメラＣＰＵ８０では、画像データに対しフーリエ変換による周波数分解を行い、人間が認識することのできる周波数成分のみを用いて平均露出値を算出するようにしている。具体的には、画像データに含まれる周波数成分のうち、輝度変化の周波数が５０Ｈｚ未満の低周波成分は残し、５０〜６０Ｈｚ以上の高周波成分については除去するようにしている。これによれば、蛍光灯のチラツキのように人間が認識し難い輝度変化については撮影画像の露出に影響を与えることがなく、イルミネーションの点滅のように人間が認識できる輝度変化については、撮影画像の露出に反映されることになる。
【００３７】
次に、本実施形態において、高速連写モードで撮影画像を撮像する場合の処理手順を図５のフローチャートにより説明する。ここでは、撮影者が周期的に輝度変化のある被写体にカメラ１を向けているものとする。
【００３８】
ステップＳ２０１において、カメラＣＰＵ８０は、撮像部１０を制御して、スルー画像を撮像する。ステップＳ２０２において、カメラＣＰＵ８０は、撮像部１０により撮像されたスルー画像について、輝度変化の１周期を検出する。そして、ステップＳ２０３において、カメラＣＰＵ８０は、検出した１周期におけるスルー画像の全フレームの画像データについて平均露出値を設定する。このとき、上述したように、画像データに含まれている高周波成分を除去する。ステップＳ２０４において、カメラＣＰＵ８０は、設定した１周期の平均露出値をメモリ５０に記憶する。ステップＳ２０５において、カメラＣＰＵ８０は、レリーズボタンが全押し操作された以降に撮像部１０で撮像される撮影画像について、メモリ５０に記憶している１周期の平均露出値を設定して撮像する。
【００３９】
上述した第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）輝度が周期的に変化する被写体を高速連写する際に、撮影開始前における輝度変化の１周期の適正露出値を設定し、撮影開始後は、設定した１周期の平均露出値に基づいて、その１周期に相当する期間に撮像する撮影画像の露出値を制御するようにしたので、撮影するコマごとに適正露出値を設定する場合に比べて、露出制御の処理を高速化することができる。また、撮影直前に算出した露出値を固定値として用いる方式（特開２０００−５０１５２号）のように、撮影直前の被写体の輝度レベルの影響を受けることがない。
【００４０】
したがって、高速連写においても、適切な露出制御を行うことができる。とくに、本実施形態に示す露出制御では、撮影したい被写体に一定の周期でライトアップされたイルミネーションの光が当っている場合などにおいて、そのイルミネーションの光の変化を撮影画像に残したい場合に有効となる。すなわち、撮像ごとに露出制御をした場合には、イルミネーションの点滅のような周期的な光の変化を画像に記録することはできないが、本実施形態の露出制御では、このような光についても画像に記録することができるため、撮影時の雰囲気を残した画像を得ることが可能となる。
（２）画像データに含まれる周波数成分のうち、人間が認識することのできる周波数成分のみを用いて平均露出値を算出しているため、蛍光灯のチラツキのように人間が認識し難い輝度変化については撮影画像の露出に影響を与えることがなく、イルミネーションの点滅のように人間が認識できる輝度変化を撮影画像の露出に反映させることができる。
（変形形態）
【００４１】
以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明は以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）スルー画像の各フレームの適正露出値を算出し、その適正露出値を時系列に比較することでスルー画像の周期的な輝度変化を検出するようにしてもよい。
（２）第２実施形態において、画像データに含まれる周波数成分のうち、除去したい周波数成分を撮影者が任意に選択可能としてもよい。
（３）撮影者の意図や被写体に応じて、第１または第２実施形態の露出制御を切り替え可能な構成としてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態及び変形形態は適宜に組み合わせて用いることができるが、各実施形態の構成は図示と説明により明らかであるため、詳細な説明を省略する。さらに、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００４３】
１：カメラ、２０：レンズ／機構部、３０：操作部、４０：記録部、５０：メモリ、６０：液晶モニタ、７０：発光部、８０：カメラＣＰＵ
【図１】
2011040799.tif 000003
【図２】
2011040799.tif 000004
【図３】
2011040799.tif 000005
【図４】
2011040799.tif 000006
【図５】
2011040799.tif 000007