CN101394483A - 摄像装置、摄像装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供摄像装置、摄像装置的控制方法。摄像装置具有：摄像部(2)，其具有XY地址扫描型摄像元件，该XY地址扫描型摄像元件对通过摄影镜头(1)形成的被摄体光像进行光电转换并生成图像信号；闪烁检测部(4)，其检测有无闪烁，在判定为具有闪烁的情况下，进一步检测明亮度为最大的定时和闪烁周期；摄像控制部(11)，其对从摄像元件读出图像信号的情况进行控制，使得明亮度为最大的定时与摄像元件的1帧的曝光期间的大致中央一致，且帧周期与闪烁周期相等；以及显示部(7)，其实时取景显示表示通过摄像控制部(11)从摄像部(2)读出的图像信号的图像。

Description

摄像装置、摄像装置的控制方法

技术领域

本发明涉及具有XY地址扫描型摄像元件和进行实时取景显示的显示部的摄像装置及其控制方法。

背景技术

在对被摄体进行照明的照明光源中，存在荧光灯那样的产生闪烁的类型的照明光源，但是，当存在闪烁时，公知通过具有CMOS摄像元件等的XY地址型摄像元件的摄像装置进行基于所谓的电子旋转快门的拍摄时，例如具有产生低亮度的带状的图像部分的现象。

参照图6说明该现象。图6是示出通过XY地址型摄像元件进行曝光时间比闪烁周期短的拍摄并读出图像信号时的定时的线图。这里，图6(A)示出闪烁周期，图6(B)示出相对于闪烁周期的电子旋转快门的定时。

首先，如图6(A)所示，以周期Tf产生闪烁。并且，设电子旋转快门的帧周期为T0，各像素的曝光时间为Te，读出全部像素需要的读出期间为Tr。而且，当前各时间的关系为Te<Tf<Tr＝T0。

此时，在以跨越明亮度为最大的定时的方式进行曝光的像素和以跨越明亮度为最小的定时的方式进行曝光的像素中，即使在同一曝光时间Te下，曝光量也如图6(A)的阴影部分所示而不同，所以，后者的像素的亮度比前者的像素的亮度低。而且，在以行单位读出像素时，这种低亮度部分成为画面横方向的低亮度的带状的图像部分。

作为对应于这种课题的技术，例如在日本特开2003-283930号公报中记载了如下技术：在检测出闪烁的情况下，通过使快门速度与照明光源的闪烁周期同步，而不会受到闪烁对亮度变动的影响。参照图7说明该技术。图7是示出通过XY地址型摄像元件进行曝光时间与闪烁周期相同的拍摄并读出图像信号时的定时的线图。这里，图7(A)示出闪烁周期，图7(B)示出相对于闪烁周期的电子旋转快门的定时。

在该图7所示的例子中，各时间的关系为Te＝Tf<Tr＝T0。因为曝光时间Te与闪烁周期Tf相同，所以，对亮度进行积分的时间为时间Te，而不依赖于从哪个时刻开始曝光，是恒定的。因此，不会受到闪烁对亮度变动的影响，全部像素能够获得相同的曝光量。

但是，在该技术中，快门速度是闪烁周期的整数倍，最小快门速度与闪烁周期相同，所以，在拍摄明亮的被摄体的情况下，需要缩小光圈等。但是，为了检测对焦位置，优选开放光圈(缩小光圈时，难以准确地检测出对焦位置)，所以，在该公报中还记载了如下技术：代替缩小光圈，根据测光数据将增益切换为负数。

并且，在日本特开2003-32551号公报中记载了如下的固体摄像元件：通过CMOS摄像元件在闪烁光源下进行电子焦面式快门动作时，至少分为2次设定各像素的曝光时间，以相差闪烁周期的一半的定时分别读出这些基于多个曝光时间的信号，然后，进行同时化并相加。由此，能够大幅减轻切换高速的电子快门时产生的闪烁。

但是，在上述日本特开2003-283930号公报所记载的技术中，在明亮的摄影镜头(开放F值小的摄影镜头)的情况下，有时仅降低增益还难以以适当的曝光量拍摄被摄体。特别地，单反式照相机多为可以更换镜头的照相机，且在进行实时取景类型的照相机中，必须对应于作为更换对象的全部摄影镜头，更换镜头中也包含开放F值为1.4这样的明亮的摄影镜头，所以，现实中不得不使曝光时间比闪烁周期短，难以防止由于闪烁而产生的阴影。而且，当由于闪烁而引起的低亮度的带状的图像部分在图像内移动时，观察图像时变得显著，所以，该移动也是应该解决的课题。

并且，在上述日本特开2003-32551号公报所记载的技术中，电路复杂，且曝光时间分开，所以，获得的图像不自然。

发明内容

本发明的目的在于，提供能够尽量使伴随照明光源的闪烁的阴影不显著的摄像装置、摄像装置的控制方法。

第1方面的摄像装置实时取景显示表示从XY地址扫描型摄像元件读出的图像信号的图像，该摄像装置具有：摄影镜头；XY地址扫描型摄像元件，其对通过该摄影镜头形成的被摄体光像进行光电转换并生成图像信号；闪烁检测部，其检测被摄体是否被具有闪烁的照明光源照明，并且，在检测出被具有闪烁的照明光源照明的情况下，进一步检测被摄体的明亮度为最大的定时和闪烁周期；摄像控制部，其对从上述摄像元件读出图像信号的情况进行控制，使得上述被摄体的明亮度为最大的定时与上述摄像元件的1帧的曝光期间的大致中央一致，且帧周期与上述闪烁周期相等；以及显示部，其实时取景显示表示通过上述摄像控制部从上述摄像元件读出的图像信号的图像。

并且，第2方面的摄像装置在上述第1方面的摄像装置中，上述摄像控制部进行以下控制：通过使上述被摄体的明亮度为最大的定时与从上述摄像元件读出1帧图像信号的期间的大致中央一致，来使该被摄体的明亮度为最大的定时与该摄像元件的1帧的曝光期间的大致中央一致。

进而，第3方面的摄像装置在上述第2方面的摄像装置中，上述摄像控制部还进行以下控制：使得上述摄像元件的1帧的曝光期间比上述闪烁周期短。

第4方面的摄像装置在上述第3方面的摄像装置中，上述摄像控制部还进行以下控制：使得上述图像信号的读出周期比上述帧周期短。

第5方面的摄像装置在上述第4方面的摄像装置中，上述摄像控制部还进行以下控制：使得上述摄像元件的1个像素的曝光时间为(闪烁周期—读出周期)/2以下。

第6方面的摄像装置在上述第1方面的摄像装置中，上述摄影镜头构成为具有光圈，上述摄像控制部在光圈开放的条件下进行上述控制。

第7方面的摄像装置在上述第6方面的摄像装置中，上述摄影镜头构成为相对于摄像装置主体可进行装卸且可以更换，上述摄像控制部在所装配的摄影镜头的光圈开放的条件下进行上述控制。

第8方面的摄像装置在上述第1方面的摄像装置中，该摄像装置还具有阴影校正部，该阴影校正部用于校正从上述摄像元件读出的图像信号的、由于闪烁而引起的阴影。

第9方面的摄像装置的控制方法用于控制摄像装置，其中，该摄像装置具有：XY地址扫描型摄像元件，其对通过摄影镜头形成的被摄体光像进行光电转换并生成图像信号；以及显示部，其实时取景显示表示从上述摄像元件读出的图像信号的图像，该控制方法中，执行如下处理：判定被摄体是否被具有闪烁的照明光源照明，在判定为被摄体被具有闪烁的照明光源照明的情况下，进一步检测被摄体的明亮度为最大的定时和闪烁周期，对从上述摄像元件读出图像信号的情况进行控制，使得上述被摄体的明亮度为最大的定时与上述摄像元件的1帧的曝光期间的大致中央一致，且帧周期与上述闪烁周期相等。

本发明的上述及其他的目的、特征、以及优点通过参照附图进行的下述说明会更明确地进行理解。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的摄像装置的结构的框图。

图2是示出上述实施方式的摄像装置的作用的流程图。

图3是示出在上述实施方式中通过XY地址型摄像元件进行拍摄并读出图像信号时的定时的线图。

图4是示出上述实施方式的闪烁周期和电子旋转快门之间的定时关系的图。

图5是示出上述实施方式的阴影校正部进行阴影校正的状况的图。

图6是示出以往通过XY地址型摄像元件进行曝光时间比闪烁周期短的拍摄并读出图像信号时的定时的线图。

图7是示出以往通过XY地址型摄像元件进行曝光时间与闪烁周期相同的拍摄并读出图像信号时的定时的线图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

[实施方式]

图1～图5示出本发明的一个实施方式，图1是示出摄像装置的结构的框图，图2是示出摄像装置的作用的流程图，图3是示出通过XY地址型摄像元件进行拍摄并读出图像信号时的定时的线图，图3(A)示出闪烁周期，图3(B)示出针对闪烁周期的电子旋转快门的行读出定时。图4是示出闪烁周期和电子旋转快门之间的定时关系的图，图4(A)示出闪烁周期，图4(B)示出电子旋转快门。图5是示出阴影校正部进行阴影校正的状况的图，图5(A)示出校正前，图5(B)示出校正后。

如图1所示，该摄像装置具有：摄影镜头1、摄像部2、曝光检测部3、闪烁检测部4、照相机控制部5、图像处理部6、显示部7、存储卡8以及照相机操作部9。

摄影镜头1是用于形成被摄体光像的摄像光学系统。该摄影镜头1构成为包含光圈，并构成为相对于摄像装置主体可以进行装卸且可以更换。

摄像部2构成为包含XY地址扫描型摄像元件，该XY地址扫描型摄像元件对通过该摄影镜头1形成的被摄体光像进行光电转换并生成图像信号。进而，在该摄像部2上还设有放大来自摄像元件的图像信号的放大部，根据由照相机控制部5设定的增益，来控制放大率。

曝光检测部3根据从摄像部2获得的图像信号，检测被摄体的亮度。

闪烁检测部4检测被摄体是否被具有闪烁的照明光源照明，并且，在检测出被具有闪烁的照明光源照明的情况下，进一步检测被摄体的明亮度为最大的定时和闪烁周期。另外，这里将闪烁检测部4与曝光检测部3分开设置，但是，曝光检测部3也可以构成为兼具闪烁检测部4的功能。

照相机控制部5用于总体控制该摄像装置整体，构成为具有摄像控制部11。这里，摄像控制部11对摄像部2的摄像元件的曝光时间和从摄像元件读出图像信号的情况进行控制，在后面详细叙述该控制。

图像处理部6对从摄像部2输出的图像信号实施各种图像处理。该图像处理部6构成为具有用于对图像信号实施阴影校正的阴影校正部12。

显示部7显示表示由图像处理部6处理后的图像信号的图像，能够进行静态图像的显示，并且，还能够进行实时地显示由摄像部2所取得的图像的实时取景显示。

存储卡8是用于记录由图像处理部6处理后的图像信号的记录介质。

接着，参照图2说明摄像装置的作用。在该图2中，主要记载了进行实时取景时的动作，动作的主体主要是照相机控制部5。

开始该处理后，首先，开始实时取景(步骤S1)。此时，设摄影镜头1的光圈开放。

然后，判定是否通过闪烁检测部4检测出闪烁(步骤S2)。这里，在判定为没有检测出闪烁的情况下，进行通常的实时取景控制(步骤S3)。

并且，在步骤S2中判定为检测出闪烁的情况下，根据从曝光检测部3获得的被摄体亮度信息，确认曝光(步骤S4)，判定在设闪烁频率为f(Hz)时，在光圈开放的状态下是否也可以设定1/f(秒)(这里1/f与后述的闪烁周期Tf相等)以上的曝光时间(步骤S5)。另外，在当前装配的摄影镜头1的光圈开放的条件下进行该判定，所以，在变更了摄影镜头1的情况下，在那时装配的摄影镜头1的光圈开放的条件下进行判定。

这里，在判定为可以设定1/f(秒)以上的曝光时间的情况下，将曝光时间设定为n/f(秒)(这里n为自然数)、即1/f(秒)的自然数倍，不会在图像中出现闪烁周期的影响(步骤S6)。

另一方面，在步骤S5中判定为不可以设定1/f(秒)以上的曝光时间的情况下，使闪烁周期和帧周期T0一致，并且，如后所述，将曝光时间(快门速度)Te设定得短(步骤S7)。

而且，摄像控制部11变更行读出定时的相位，以使光量最多的部分位于读出率的中央(步骤S8)。

然后，对在该状态下读出的帧图像进行阴影校正(步骤S9)。

这样，进行步骤S3、步骤S6或步骤S9的处理后，接着判定是否从照相机操作部9进行了释放动作(步骤S10)，在没有进行释放动作的情况下，返回步骤S2，重复进行上述动作。

另一方面，在步骤S10中判定为进行了释放动作的情况下，进行图像的拍摄、图像处理、以及向存储卡8的记录等一连串处理(步骤S11)。

然后，判定拍摄是否结束(步骤S12)，在判定为没有结束的情况下，返回步骤S2，重复进行上述动作，另一方面，在判定为拍摄结束的情况下，结束该处理。

接着，参照图3和图4详细说明上述步骤S7和步骤S8的处理。

在该图3中，设闪烁周期为Tf、帧周期为T0、读出全部像素需要的读出期间为Tr，这与参照图6和图7说明的例子相同。进而，在图4中，设各像素的曝光时间(电子快门速度)为Te，这也是相同的。

此时，在步骤S7的处理中，如图3所示，摄像控制部11使闪烁周期Tf与帧周期T0一致(即Tf＝T0)。并且，如图3所示，摄像控制部11进行控制使读出周期Tr比帧周期Tf短。进而，如图4所示，摄像控制部11使各像素的曝光时间Te尽可能变短。更具体而言，Tr+2×Te≤Tf，即，Te≤(Tf一Tr)/2。另外，观察图4可知，1帧的曝光期间为Tr+Te，但是，根据上述不等式可知，由于Tr+Te≤Tf—Te<Tf，所以，控制成1帧的曝光期间比闪烁周期Tf短。

而且，在从曝光检测部3获得的被摄体的亮度中，在难以满足该曝光时间Te的条件的情况下，照相机控制部5通过摄像部2中包含的放大部来进行增益放大，从而满足该条件。

进而，通过步骤S8的处理，在表示图3(A)所示的亮度变化的闪烁中，摄像控制部11使由闪烁检测部4检测出的被摄体的明亮度为最大的定时，与从摄像部2的摄像元件读出1帧的图像信号的期间的中央一致(在以行单位读出的情况下，使中央的行的读出定时与被摄体的明亮度为最大的定时一致)。

这意味着帧图像的中央部的亮度高，上端部和下端部的亮度低。即，意味着以行单位按照时间t的顺序读出的各行的亮度如图5(A)所示。

由此，在画面的中央部不会产生低亮度的带状的图像部分，且闪烁周期和帧周期一致，所以，低亮度部分和高亮度部分也不会在画面内移动。

然后，在步骤S9的处理中，图像处理部6的阴影校正部12对图5(A)所示获得的图像信号实施阴影校正处理，由此，获得图5(B)所示的画面内大致均等的亮度。此时，由于闪烁引起的图像中的亮度的变动仅为图5(A)所示的上凸形状，(因为没有跨越多个闪烁周期)不是包含下凸形状的复杂形状，所以，能够简单地进行该阴影校正处理。

另外，如上所述控制成中央的行的行读出定时与由于闪烁而变动的亮度的峰值的定时一致，这是为了能够容易地进行在获得帧图像时使读出定时恒定的控制。

但是，如果把控制上的困难置之度外，则也可以控制成，中央的行的曝光期间的中央的定时(在进行像素单位的读出的情况下，为中央的像素的曝光期间的中央的定时)(即，1帧的曝光期间的中央的定时)与由于闪烁而变动的亮度的峰值的定时(被摄体的明亮度为最大的定时)一致。

或者，也可以控制成中央的行的曝光开始定时与由于闪烁而变动的亮度的峰值的定时一致。

并且，如上所述，主要说明了摄像装置，但是不限于此，作为摄像装置的控制方法也可以应用同样的技术。

根据这样的实施方式，控制成帧周期与闪烁周期相等，所以，由于闪烁引起的低亮度部分和高亮度部分不会在图像内移动。

进而，被摄体的明亮度为最大的定时与从摄像元件读出1帧的图像信号的期间的大致中央一致，所以，能够使存在最重要的被摄体的可能性大的图像的中央部分，成为获得最明亮的图像的部分(即，不会在图像的中央部分产生低亮度带)。

然后，进行阴影校正，所以基本排除了闪烁的影响，能够获得画面内的亮度均匀的图像。

而且，1个像素的曝光时间为(闪烁周期—读出周期)/2以下，所以，能够防止1帧的曝光跨越多个闪烁周期，能够简单地进行阴影校正处理。

而且，将光圈开放而进行控制，所以，能够以高精度进行焦点检测等。

并且，在可以设定低速的快门速度的情况下，设定闪烁周期的整数倍的曝光时间，所以，与以往同样能够防止闪烁。

进而，即使更换摄影镜头1而使光圈开放值变化，在所装配的摄影镜头1的光圈开放的条件下，进行上述的控制，所以，不用缩小光圈，就能够进行降低了闪烁的影响的实时取景。

另外，本发明不限于上述实施方式，在实施阶段，在不脱离其主旨的范围内，能够变形结构要素并具体化。并且，通过上述实施方式所公开的多个结构要素的适当组合，可以形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部结构要素中删除几个结构要素。进而，也可以适当组合不同实施方式的结构要素。这样，当然可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种变形和应用。

Claims (9)

1.一种摄像装置，该摄像装置实时取景显示表示从XY地址扫描型摄像元件读出的图像信号的图像，该摄像装置的特征在于，该摄像装置具有：

摄影镜头；

XY地址扫描型摄像元件，其对通过该摄影镜头形成的被摄体光像进行光电转换并生成图像信号；

闪烁检测部，其检测被摄体是否被具有闪烁的照明光源照明，并且，在检测出被具有闪烁的照明光源照明的情况下，进一步检测被摄体的明亮度为最大的定时和闪烁周期；

摄像控制部，其对从上述摄像元件读出图像信号的情况进行控制，使得上述被摄体的明亮度为最大的定时与上述摄像元件的1帧的曝光期间的大致中央一致，且帧周期与上述闪烁周期相等；以及

显示部，其实时取景显示表示通过上述摄像控制部从上述摄像元件读出的图像信号的图像。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

上述摄像控制部进行以下控制：通过使上述被摄体的明亮度为最大的定时与从上述摄像元件读出1帧图像信号的期间的大致中央一致，来使该被摄体的明亮度为最大的定时与该摄像元件的1帧的曝光期间的大致中央一致。

3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，

上述摄像控制部还进行以下控制：使得上述摄像元件的1帧的曝光期间比上述闪烁周期短。

4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，

上述摄像控制部还进行以下控制：使得上述图像信号的读出周期比上述帧周期短。

5.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，

上述摄像控制部还进行以下控制：使得上述摄像元件的1个像素的曝光时间为(闪烁周期—读出周期)/2以下。

6.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

上述摄影镜头构成为具有光圈，

上述摄像控制部在光圈开放的条件下进行上述控制。

7.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于，

上述摄影镜头构成为相对于摄像装置主体可以进行装卸且可以更换，

上述摄像控制部在所装配的摄影镜头的光圈开放的条件下进行上述控制。

8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

该摄像装置还具有阴影校正部，该阴影校正部用于校正从上述摄像元件读出的图像信号的、由于闪烁而引起的阴影。

9.一种摄像装置的控制方法，其中，该摄像装置具有：XY地址扫描型摄像元件，其对通过摄影镜头形成的被摄体光像进行光电转换并生成图像信号；以及显示部，其实时取景显示表示从上述摄像元件读出的图像信号的图像，该摄像装置的控制方法的特征在于，该控制方法执行如下处理：

判定被摄体是否被具有闪烁的照明光源照明，

在判定为被摄体被具有闪烁的照明光源照明的情况下，进一步检测被摄体的明亮度为最大的定时和闪烁周期，

对从上述摄像元件读出图像信号的情况进行控制，使得上述被摄体的明亮度为最大的定时与上述摄像元件的1帧的曝光期间的大致中央一致，且帧周期与上述闪烁周期相等。

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