(57)【要約】【構成】イメージセンサ１６は撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する。ドライバ１８は撮像面をフレームレートに相当する１／３０秒毎に露光する。ＣＰＵ２６は、撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期に相当する“１／１００秒”と“１／３０秒”とのずれに基づいて露光時期を早める補正処理を１／３０秒毎に実行する。【効果】フリッカの発生を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する撮像手段、
前記撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段、および
前記撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と前記所定周期とのずれに基づいて前記露光手段の露光時期を早める補正処理を前記所定周期で実行する制御手段を備える、電子カメラ。
【請求項２】
前記補正処理は前記撮像面で捉えられたシーンが属する地域で採用される商用電源の周波数の逆数の２分の１に相当する期間で前記所定周期を割り算して得られる余りに相当する期間ずつ前記露光手段の露光時期を早める処理に相当する、請求項１記載の電子カメラ。
【請求項３】
前記補正処理による時期補正量を周期的に初期化する初期化手段をさらに備える、請求項２記載の電子カメラ。
【請求項４】
前記初期化手段は前記時期補正量に相当する期間が前記商用電源の周波数の逆数の整数倍と一致する毎に前記時期補正量を初期化する、請求項３記載の電子カメラ。
【請求項５】
前記撮像面で捉えられたシーンが属する地域で採用される商用電源の周波数を検出する検出手段、および
前記検出手段によって検出された商用電源の周波数が既定条件から外れるとき前記制御手段の処理を制限する制限手段をさらに備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子カメラ。
【請求項６】
撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する撮像手段、および前記撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段を備える電子カメラのプロセッサに、
前記撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と前記所定周期とのずれに基づいて前記露光手段の露光時期を早める補正処理を前記所定周期で実行する制御ステップを実行させるための、露光制御プログラム。
【請求項７】
撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する撮像手段、および前記撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段を備える電子カメラによって実行される露光制御方法であって、
前記撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と前記所定周期とのずれに基づいて前記露光手段の露光時期を早める補正処理を前記所定周期で実行する制御ステップを備える、露光制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子カメラに関し、特にイメージセンサによって光電変換された画像信号を読み出す、電子カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のカメラの一例が、特許文献１に開示されている。この背景技術によれば、照明の発光周期の整数倍の周波数に対応する周期に等しいシャッタ速度で電子シャッタを制御する固体撮像装置において、駆動タイミング条件設定部は、照明の発光周期のうちの総露光期間または１フレーム中の最終１発光周期に対して複数に分割された各露光期間を含む総露光量を制御する。駆動タイミング生成部は、駆動タイミング条件設定部により設定された駆動タイミング条件に基づいて、駆動制御信号の出力タイミングを生成する。駆動信号生成部は、駆動タイミング生成部による駆動制御信号の出力タイミングに基づいて、ＣＣＤ固体撮像素子を駆動制御するための駆動制御信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５８７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、背景技術では、露光期間内の電荷の読み出し回数を増減することによって露光量を調整し、光源の明滅周期の整数倍に露光時間が限定される。したがって、露光時間を短くした場合に、露光時期と光源の明滅周期との相違によってフリッカが発生する恐れがある。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、フリッカを抑制することができる、電子カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に従う電子カメラ(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する撮像手段(16, 62, 64)、撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段(58, 60)、および撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と所定周期とのずれに基づいて露光手段の露光時期を早める補正処理を所定周期で実行する制御手段(S5~S11)を備える。
【０００７】
好ましくは、補正処理は撮像面で捉えられたシーンが属する地域で採用される商用電源の周波数の逆数の２分の１に相当する期間で所定周期を割り算して得られる余りに相当する期間ずつ露光手段の露光時期を早める処理に相当する。
【０００８】
さらに好ましくは、補正処理による時期補正量を周期的に初期化する初期化手段(S13~S15)がさらに備えられる。
【０００９】
さらに好ましくは、初期化手段は時期補正量に相当する期間が商用電源の周波数の逆数の整数倍と一致する毎に時期補正量を初期化する。
【００１０】
好ましくは、撮像面で捉えられたシーンが属する地域で採用される商用電源の周波数を検出する検出手段(46)、および検出手段によって検出された商用電源の周波数が既定条件から外れるとき制御手段の処理を制限する制限手段(S1)がさらに備えられる。
【００１１】
この発明に従う露光制御プログラムは、撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する撮像手段(16, 62, 64)、および撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段(58, 60)を備える電子カメラ(10)のプロセッサ(26)に、撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と所定周期とのずれに基づいて露光手段の露光時期を早める補正処理を所定周期で実行する制御ステップ(S5~S11)を実行させるための、露光制御プログラムである。
【００１２】
この発明に従う露光制御方法は、撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する撮像手段(16, 62, 64)、および撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段(58, 60)を備える電子カメラ(10)によって実行される露光制御方法であって、撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と所定周期とのずれに基づいて露光手段の露光時期を早める補正処理を所定周期で実行する制御ステップ(S5~S11)を備える。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、光源の輝度が変化する周期とフレームレートに相当する周期とのずれに基づいて露光時期を早めることによって、露光時期と蛍光灯の明滅周期とが一致する。これによって、フリッカの発生を抑制することができる。
【００１４】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の一実施例の基本的構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】図２実施例に適用されるタイミングジェネレータの構成の一例を示す図解図である。
【図４】図２実施例の使用環境の一例を示す図解図である。
【図５】図２実施例に適用されるイメージセンサの動作の一例を示す図解図である。
【図６】図２実施例の使用環境の他の一例を示す図解図である。
【図７】図２実施例に適用されるイメージセンサの動作の他の一例を示す図解図である。
【図８】図２実施例に適用されるＣＰＵの動作の一部を示すフロー図である。
【図９】この発明の他の実施例に適用されるイメージセンサの動作の一例を示す図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
［基本的構成］
【００１７】
図１を参照して、この実施例の電子カメラは、基本的に次のように構成される。撮像手段１は、撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する。露光手段２は、撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する。制御手段３は、撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と所定周期とのずれに基づいて露光手段の露光時期を早める補正処理を所定周期で実行する。
【００１８】
光源の輝度が変化する周期とフレームレートに相当する周期とのずれに基づいて露光時期を早めることによって、露光時期と蛍光灯の明滅周期とが一致する。これによって、フリッカの発生を抑制することができる。
［実施例］
【００１９】
図２を参照して、この実施例のディジタルカメラ１０は、フォーカスレンズ１２を含む。フォーカスレンズ１２を経た光学像は、イメージセンサ１６の撮像面に照射される。クロック発生回路２４はシステム全体を駆動するための基準クロックを出力し、タイミングジェネレータ２２は基準クロックに基づいて垂直同期信号Ｖｓｙｎｃおよび水平同期信号Ｈｓｙｎｃを作成する。ドライバ１８は、タイミングジェネレータ２２によって作成された垂直同期信号Ｖｓｙｎｃおよび水平同期信号Ｈｓｙｎｃに基づいて、イメージセンサ１８を駆動する。
【００２０】
具体的には、ドライバ１８は、撮像面の露光時期を定義する電荷掃き捨てパルス，光電変換によって生成された電荷を撮像面から読み出す電荷読み出しパルス，および読み出された電荷を転送する転送パルス（垂直転送パルスおよび水平転送パルス）をイメージセンサ１６に与える。この結果、撮像面から読み出された電荷に基づく生画像信号が、ラスタ走査態様でイメージセンサ１６から繰り返し出力される。
【００２１】
信号処理回路２０は、イメージセンサ１６から出力された生画像信号に白バランス調整，色分離，ＹＵＶ変換などの処理を施し、これによって生成されたＹＵＶ形式の画像データをメモリ制御回路３０を通してＳＤＲＡＭ３２に書き込む。ＬＣＤドライバ３６は、ＳＤＲＡＭ３２に格納された画像データをメモリ制御回路３０を通して繰り返し読み出し、読み出された画像データに基づいてＬＣＤモニタ３８を駆動する。この結果、撮像面で捉えられたシーンを表すリアルタイム動画像（スルー画像）がＬＣＤモニタ３８に表示される。
【００２２】
信号処理回路２０によって生成された画像データのうち、ＹデータはＣＰＵ２６にも与えられる。ＣＰＵ２６は、画像の明るさを適度に調整するべく、与えられたＹデータにＡＥ処理を施して適正な露光時間を算出する。算出された露光時間は、後述するデコーダ５８に設定される。
【００２３】
タイミングジェネレータ２２およびドライバ１８は、図３に示すように構成される。クロック発生回路２０から出力された基準クロックは、Ｈカウンタ５０のＣＬＫ端子に与えられる。Ｈカウンタ５０のＲＳＴ端子にはまた、比較器５２の出力が与えられる。Ｈカウンタ５０のカウント値は、基準クロックの立ち上がりに応答してインクリメントされ、比較器５２の出力の立ち上がりに応答してリセットされる。
【００２４】
比較器５２は、Ｈカウンタ５０のカウント値を撮像面の水平画素数に相当する閾値ＲＥＦ＿Ｈと比較し、カウント値が閾値ＲＥＦ＿Ｈ未満のとき出力をＬレベルに設定する一方、カウント値が閾値ＲＥＦ＿Ｈ以上のとき出力をＨレベルに設定する。したがって、比較器５２の出力は、撮像面の水平画素数に相当する周期で一時的に立ち上がる。このような出力が、水平同期信号Ｈｓｙｎｃに相当する。
【００２５】
比較器５２の出力は、Ｖカウンタ５４のＣＬＫ端子に与えられる。Ｖカウンタ５４のＲＳＴ端子にはまた、比較器５６の出力が与えられる。Ｖカウンタ５４のカウント値は、比較器５２の出力の立ち上がりに応答してインクリメントされ、比較器５６の出力の立ち上がりに応答してリセットされる。
【００２６】
比較器５６は、Ｖカウンタ５４のカウント値を撮像面の垂直画素数に相当する閾値ＲＥＦ＿Ｖと比較し、カウント値が閾値ＲＥＦ＿Ｖ未満のとき出力をＬレベルに設定する一方、カウント値が閾値ＲＥＦ＿Ｖ以上のとき出力をＨレベルに設定する。したがって、比較器５６の出力は、撮像面の垂直画素数に相当する周期で一時的に立ち上がる。このような出力が、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに相当する。なお、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃは１／３０秒毎に出力される。
【００２７】
デコーダ５８は、Ｈカウンタ５０およびＶカウンタ５４から与えられたカウント値，ＣＰＵ２６によって設定された露光時間，およびレジスタＲＧＳＴ６６に登録された時期補正量ＧＰに基づいて、電荷掃き捨てパルスを作成する。また、デコーダ６０は、Ｈカウンタ５０およびＶカウンタ５４から与えられたカウント値，およびレジスタＲＧＳＴ６６に登録された時期補正量ＧＰに基づいて、電荷読み出しパルスを作成する。
【００２８】
電荷掃き捨てパルスは、各フレームの始期から終期までの期間に繰り返し出力されるところ、露光開始時期（＝露光時間に時期補正量ＧＰを加算した期間だけ終期から遡った時期）に電荷掃き捨てパルスの出力が中断される。また、電荷読み出しパルスは、露光終了時期（＝各フレームの終期から時期補正量ＧＰに相当する時間だけ遡った時期）に出力される。これによって、露光開始時期から露光終了時期までの期間に撮像面で生成された電荷が電荷転送路に読み出される。
【００２９】
デコーダ６２は与えられたカウント値に基づいて垂直転送パルスを作成し、デコーダ６４は与えられたカウント値に基づいて水平転送パルスを作成する。電荷転送路に読み出された電荷は、垂直転送パルスおよび水平転送パルスによって転送され、イメージセンサ１６から出力される。
【００３０】
露光終了時期を各フレームの終期に合わせると、５０ヘルツの商用電源で駆動される蛍光灯ＦＬの下でディジタルカメラ１０を使用する場合に（図４参照）、イメージセンサ１６の露光時期と蛍光灯ＦＬの明滅周期との相違に起因するフリッカが生じる。
【００３１】
このようなフリッカの発生を抑制するべく、時期補正量ＧＰが以下の要領で調整される。つまり、電源周波数５０ヘルツの逆数の２分の１に相当する期間である１／１００秒を周期として、蛍光灯ＦＬが明滅する。このような蛍光灯ＦＬの明滅周期１／１００秒で垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期１／３０秒を割り算して得られる余りは、“１／３００秒”である。
【００３２】
ＣＰＵ２６は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して変数ｋを“０”〜“２”の間で更新し、“ｋ／３００秒”を時期補正量ＧＰとして設定する。この結果、連続する３フレームに注目すると、第１フレームにおける露光時間の終期は第１フレームの終期に合わせられ、
第２フレームにおける露光時間の終期は第２フレームの終期から“１／３００秒”だけ早められ、そして第３フレームにおける露光時間の終期は第３フレームの終期から“２／３００秒”だけ早められる。露光時間を“Ｔ”とすると、露光処理は、図５に示す要領で実行される。
【００３３】
なお、“ｋ”の変化する範囲が“０≦ｋ≦２”に限られるのは、仮に“ｋ＝３”とした場合ｋ／３００秒と蛍光灯ＦＬの明滅周期１／１００秒とが一致し、“ｋ＝０”とした場合と露光量が一致するからである。
【００３４】
図６を参照して、屋外でディジタルカメラ１０を使用する場合、上述の露光タイミングの制御を変更する必要はない。図７を参照して、太陽光を光源とする場合は光源の明滅はなく、露光のタイミングに関わらずフリッカが発生しないからである。
【００３５】
キー入力装置２８に設けられたシャッタボタン２８ｓｈが押し下げられると、静止画取り込み処理および記録処理が実行される。シャッタボタン２８ｓｈの押し下げ直後の露光によって得られた１フレームの画像データは、静止画取り込み処理によってＳＤＲＡＭ３２に取り込まれる。取り込まれた１フレームの画像データは、記録処理に関連して起動したＩ／Ｆ４０によってＳＤＲＡＭ３２から読み出され、ファイル形式で記録媒体４２に記録される。
【００３６】
ＣＰＵ２６は、図８に示す露光タイミング制御タスクを含む複数のタスクを並列的に実行する。なお、これらのタスクに対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ４４に記憶される。
【００３７】
図８を参照して、ステップＳ１では、ＧＰＳ装置４６を参照して現在位置を検出し、検出された現在位置の商用電源の周波数が５０ヘルツであるか否かを判別する。判別結果がＮＯであれば、ステップＳ３で時期補正量ＧＰ（＝０秒）をレジスタ６６に設定してからステップＳ１に戻る。これに対して、判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ５に進む。
【００３８】
ステップＳ５では変数ｋに“０”を設定し、ステップＳ７では垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生したか否かを繰り返し判別する。判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、ステップＳ９で時期補正量ＧＰ（＝１／３００秒×ｋ）を図３に示すレジスタ６６に設定する。
【００３９】
ステップＳ１１では変数ｋをインクリメントし、ステップＳ１３では変数ｋの値が“２”を上回るか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ７に戻る一方、判別結果がＹＥＳであればステップＳ１５で変数ｋを“０”に設定してからステップＳ７に戻る。
【００４０】
以上の説明から分かるように、イメージセンサ１６は撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する。ドライバ１８は撮像面をフレームレートに相当する１／３０秒毎に露光する。ＣＰＵ２６は、撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期に相当する“１／１００秒”と“１／３０秒”とのずれに基づいて露光時期を早める補正処理を１／３０秒毎に実行する(S5~S11)。
【００４１】
光源の輝度が変化する周期とフレームレートに相当する周期とのずれに基づいて露光時期を早めることによって、露光時期と蛍光灯の明滅周期とが一致する。これによって、フリッカの発生を抑制することができる。
【００４２】
なお、この実施例では、イメージセンサ１６のフレームレートを３０ｆｐｓとしたが、３０ｆｐｓの整数倍または整数分の１に相当するフレームレートで駆動するイメージセンサを用いてもよい。
【００４３】
例えば、６０ｆｐｓのフレームレートで駆動するイメージセンサを用いた場合、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生よりも“ｋ／１５０”秒ずつ露光終了の時期を早めるようにすればよい。この場合、３／１５０秒が蛍光灯ＦＬの明滅周期１／１００秒の整数倍となるので、“ｋ”は“０≦ｋ≦２”の範囲で周期的に変化する整数であればよい。
【００４４】
また、この実施例では、商用電源の周波数が６０ヘルツの地域において、時期補正量ＧＰを“０秒”に固定するようにしている（図８のステップＳ１〜Ｓ３参照）。しかし、商用電源の周波数の逆数の２分の１に相当する期間でフレームレートに相当する期間を割り算して得られる余りの整数倍に相当する期間ずつ露光時期を早めるという条件を満足する限り、商用電源の周波数によって処理を変える必要はなく、共通の処理で時期補正量ＧＰを調整するようにしてもよい。
【００４５】
つまり、３０ｆｐｓのフレームレートで駆動するイメージセンサを商用電源の周波数が６０ヘルツの地域で用いた場合、上述の余りはゼロになり、時期補正量ＧＰは結果的に“０秒”に固定される。これによって、露光処理は、光源の明滅周期に対して図９に示す要領で実行される。
【００４６】
さらに、この実施例では、フレームレートに相当する周期（＝１／３０秒）で撮像面を露光するようにしているが、露光周期はフレームレートの整数倍であればよい。たとえば、電荷転送処理を１／３０秒毎に出力する一方、露光処理を１／１５秒毎に実行するようにしてもよい。この場合、黒画像と被写体像とが交互に出力される。
【００４７】
また、この実施例では、ディジタルスチルカメラを用いて説明したが、本発明は、ディジタルビデオカメラ，タブレット型コンピュータ，携帯電話端末またはスマートフォンなどにも適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  …ディジタルカメラ
１６  …イメージセンサ
１８  …ドライバ
２０  …信号処理回路
２２  …タイミングジェネレータ
２４  …クロック発生回路
２６  …ＣＰＵ
【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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【図８】
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【図９】
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