具体实施方式
在本实施方式中,作为一个方式,进行以下控制。在执行了照相机的摄像元件的输出中的闪烁检测之后变更电子快门速度(积分时间、曝光时间)的控制中,具有与闪烁完全消失的积分时间的相当的闪烁周期整数倍的时间(第1值)。并且,设定为积分时间(第3值),该积分时间(第3值)是针对闪烁周期整数倍的时间(第1值)加上或减去与闪烁成分的强度或闪烁周期整数倍的倍数对应的时间(第2值)而得到的时间。加上或减去的时间(第2值)是相当于能够执行闪烁检测的最低限度的时间,是根据闪烁强度求出的时间。
在这样地使积分时间偏离于闪烁周期的整数倍的情况下,会由于与偏移量相应地残留的闪烁成分而在图像中产生亮度变动。在抵消这样的图像亮度变动的方向上施加增益而进行图像处理。然后,去除了因残留的闪烁成分而产生的亮度变动后的图像信号由液晶显示部进行显示并记录到记录部中。
由此,在从摄像元件输出的图像数据中残留有进行闪烁检测所需的程度的闪烁成分,即使在正在进行闪烁对策控制的过程中,也能够持续监视闪烁的有无。
当检测到闪烁成分消失时,使得限制较多的基于程序线图和图像处理等的闪烁对策控制停止。
即,将积分时间设定于这样的范围内:在该范围内,能够在闪烁周期倍数的积分时间附近将被摄体的亮度设定为目标曝光程度,通过进行上述控制,来控制从摄像元件输出的图像数据的闪烁成分的强度。并且,闪烁检测部在闪烁对策控制中,也能够始终判断是否检测到闪烁。而且,进行抑制为能够利用图像处理来减轻闪烁成分的强度的闪烁成分的控制。
由此,当对被摄体进行照明的光源从存在闪烁的状态变为不存在闪烁的状态时,照相机能够检测到闪烁消失,能够迅速地解除对照相机的控制和画质产生制约的闪烁对策控制。
其结果,例如,能够根据闪烁的有无,将实时取景中的实时取景画面和记录的动态图像的画质保持为最佳状态。
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[摄影装置的结构]
图1是示出实施作为本发明的一个实施方式的照相机的控制方法的照相机的结构的一例的示意图。
图2是示出实施作为本发明的一个实施方式的照相机的控制方法的照相机的作用的一例的流程图。
图3是示出实施作为本发明的一个实施方式的照相机的控制方法的照相机的作用的一例的示意图。
如图1所示,在本实施方式中,关于作为摄影装置的照相机,示出了应用于数字单反照相机的例子。
图1所示的本实施方式的数字单反照相机(以下简记为“照相机M”)具有机身单元100、例如能够更换的镜头单元(即,镜筒)200。
在机身单元100中能够安装记录有所拍摄的图像数据的记录介质131。记录介质131经由通信连接器130与机身单元100连接。
镜头单元200借助设于机身100前面的未图示的镜头安装件而拆装自如,且在该照相机M中能够进行更换。
该镜头单元200由以下部分构成:摄影镜头210a和摄影镜头210b、光圈203、镜头驱动机构204、光圈驱动机构202、以及镜头控制用微型计算机(以下记为“镜头控制微机”)201。
摄影镜头210a和摄影镜头210b由镜头驱动机构204内具备的未图示的DC电机沿光轴方向进行驱动。
光圈203由光圈驱动机构202内具备的未图示的步进电机进行驱动。
并且,镜头控制微机201对镜头单元200内的镜头驱动机构204和光圈驱动机构202等各个部分进行驱动控制。
该镜头控制微机201经由通信连接器160与后述的机身控制微机101电连接,能够与机身控制微机101之间收发各种数据,该镜头控制微机201由机身控制微机101进行控制。
另一方面,机身单元100以如下方式构成。
在经由镜头单元200内的摄影镜头210a和摄影镜头210b、光圈203等光学系统而入射的来自未图示的被摄体的光束的光轴上,设有焦平面式的快门单元120、以及用于对通过上述光学系统的被摄体像进行光电变换的摄像元件111。
摄像元件111的光电变换等动作由摄像元件驱动IC 110进行控制。
即,通过了摄影镜头210a和摄影镜头210b后的光束经由快门单元120成像于摄像元件111的摄像面上。
摄像元件111对如上地成像的被摄体像进行光电变换,变换为模拟电信号。所述电信号由摄像元件驱动IC 110变换成供图像处理IC 102进行处理的数字电信号,并由图像处理IC 102变换成图像信号。
并且,在机身单元100中,摄像元件111、摄像元件驱动IC 110、作为存储区而设置的半导体存储器104、液晶监视器140、以及经由通信连接器130的记录介质131与用于进行图像处理的图像处理IC 102连接,这些部分构成为能够一起提供电子摄像功能与电子记录显示功能。摄像元件111和摄像元件驱动IC 110构成了摄像部。
半导体存储器104例如由SDRAM(Synchronous Dynamic Random AccessMemory:同步动态随机存储器)等构成。
记录介质131是各种半导体存储卡、外挂式硬盘驱动器(HDD)等外部记录介质,能够经由通信连接器130与机身单元100进行通信,且以能够更换的方式进行安装。
并且,图像处理IC 102与用于控制该机身单元100内的各个部分的机身控制用微型计算机(以下简记为“机身控制微机”)101连接。
该机身控制微机101除了具有控制照相机M的整体动作的控制部的功能以外,还具有计测连拍时的摄影间隔的未图示的定时器、计数单元和模式设定单元等的功能。
机身控制微机101的这些功能例如由控制程序103来实现。即,通过使机身控制微机101执行控制程序103来实现机身控制微机101的控制功能。
在本实施方式的情况下,通过控制程序103来实现后述的流程图所例示的与闪烁相关联的控制功能和与实时取景相关联的控制功能。
另外,机身控制微机101与连接着镜头单元200的通信连接器160和快门控制驱动电路121等连接,而且与通过显示输出来向摄影者告知照相机M的动作状态的液晶监视器104、照相机操作开关150(SW)、未图示的电源连接。
另外,通过将镜头单元200安装到机身单元100,由此,机身控制微机101与镜头控制微机201经由通信连接器160以能够通信的方式电连接。
并且,通过使镜头控制微机201从属于机身控制微机101协作地进行动作,从而作为数字照相机进行工作。
快门控制驱动电路121控制快门单元120中的未图示的前帘和后帘的动作,并且与机身控制微机101之间收发用于控制快门的开闭动作的信号和前帘行进完毕时的信号。
液晶监视器140使照相机M的动作状态可视化而告知给用户(摄影者)。
并且,液晶监视器140可根据需要而具备根据液晶画面表面产生的按压力的变化或静电电容的变化来检测手指的触摸位置的触摸面板或触摸屏幕的功能。
此时,当用户用手指触摸了液晶监视器140时,检测出用户所触摸的位置并将检测位置发送到机身控制微机101。
机身控制微机101根据液晶监视器140检测出的位置来进行摄影模式的变更和菜单的显示等控制,由此,也能够将液晶监视器140用作操作部。
在图1和图2中,图示了从液晶监视器140经由图像处理IC 102向机身控制微机101发送信息的例子。
照相机操作开关150由开关组构成,该开关组例如包含:指示摄影动作的执行的释放开关、对电源的接通/断开进行切换的电源开关等、用户对照相机M进行操作所需的操作按钮等操作部。
在机身单元100中设有未图示的电源电路,该电源电路将作为电源而设置的未图示的电池的电压变换为照相机M的上述各个电路和单元所需的电压而进行供电。
另外,虽然未作特别的图示,不过,机身单元100还可以具有闪光灯等的功能。此时,未图示的闪光灯控制用微型计算机以及发光控制电路等经由未图示的闪光灯用通信连接器与机身控制微机101连接。
接着,对本实施方式的照相机M的摄影动作和实时取景动作的一例进行说明。
[摄影动作]
首先,当机身控制微机101对图像处理IC 102进行了控制,且从摄像元件111经由摄像元件驱动IC 110向图像处理IC 102输入了图像数据时,图像处理IC 102将该图像数据保存到作为临时保存用存储器的半导体存储器104中。
另外,半导体存储器104也被用作图像处理IC 102进行图像处理所需的工作区。
并且,图像处理IC 102能够进行将该图像数据变换为JPEG数据等期望的数据格式的图像处理,并保存到记录介质131中。
快门控制驱动电路121在从机身控制微机101接到用于对快门进行驱动控制的信号时,对快门单元120进行控制而使其进行快门120的开闭动作。
在同时具有闪光灯的情况下,在预定的时刻,从机身控制微机101经由未图示的闪光灯控制用通信连接器向闪光灯控制用微型计算机和发光控制电路输出用于使闪光灯发光的发光信号。
并且,对从摄像元件111经由摄像元件驱动IC 110输出的图像数据进行预定的图像处理并记录到记录介质131中,从而完成摄影动作。
在实时取景动作时,按照每秒30张左右的比例连续进行曝光。然后,摄像元件111经由摄像元件驱动IC 110而输出的图像数据被图像处理IC 102变换为视频信号并输出到液晶监视器140,进行实时地将被摄体的动态图像显示于液晶监视器140的实时取景显示。
另外,当用户操作了上述照相机操作开关150中的模式变更开关而选择了实时取景模式时,开始液晶监视器140的实时取景显示。
在实时取景动作时,来自摄影镜头210a和摄影镜头210b的光束始终被导入到摄像元件111,因此,根据从摄像元件111经由摄像元件驱动IC 110输出的图像数据,进行图像处理IC 102的测光、测距动作。
由此,将图像处理IC 102和机身控制微机101根据从摄像元件111经由摄像元件驱动IC 110输出的图像数据而执行的被摄体亮度的测光处理以及针对被摄体的测距和自动对焦(AF)的处理分别称为“实时取景测光”和“实时取景AF”。
图像处理IC 102和机身控制微机101构成亮度检测部。并且,机身控制微机101构成根据亮度信息对摄像元件111的积分时间进行控制的曝光控制部。
接着,使用图2的流程图等,对本实施方式的照相机M中与闪烁对策相关联的动作的一例进行说明。该流程图的处理由机身控制微机101来执行。
当接通了存在于照相机操作开关150中的电源开关(SW)时,本实施方式的照相机M进行图2所例示的如下一连串的动作。
(步骤S101)
在步骤S101中,机身控制微机101检测机身单元100的电源从“关”到“开”的变化而进行如下控制。
进行一般被称为初始化处理的动作,即:设于机身单元100中的各个部分的启动、通过向与机身单元100连接的镜头单元200进行供电、及进行通信而执行的初始化等。
(步骤S102)
在步骤S102中,机身控制微机101进行开始上述实时取景动作的准备。即,经由通信连接器160向镜头单元200进行光圈驱动指示,设定预先决定的预定光圈值。并且,对摄像元件驱动IC 110进行电子快门速度(积分时间)和感光度的设定,通过快门控制驱动电路121进行如下控制:将快门单元120打开而设定成使摄像元件111接收被摄体光。
(步骤S103)
在步骤S103中,机身控制微机101开始上述的实时取景动作。并且,摄像元件111按照所设定的电子快门速度进行积分动作,经由摄像元件驱动IC 110向图像处理IC 102发送图像数据。
在步骤S103中,机身控制微机101不将电子快门速度设定为上述那样进行了针对闪烁光源的对策的快门速度,而是设定为使画质最优先的恰当的快门速度。
图像处理IC 102例如像图3所示例示的那样,将成像于摄像元件111上的像300a的摄像输出变换为图像数据300b并显示到液晶监视器140上,同时,图像处理IC 102向机身控制微机101发送被摄体的亮度计算用数据。
被摄体的亮度计算用数据是将成像于摄像元件111上的像300a分割为预定的多个亮度测定区域300并进行了平均化的数值数据301。
(步骤S104)
在步骤S104中,机身控制微机101进行亮度计算。
根据将被摄体的图像数据分割为多个亮度测定区域300而得到的各个亮度测定区域的数值数据301来计算与各个分割区域对应的亮度。
此时,根据对摄像元件111设定的感光度、对镜头单元200控制的光圈值、以及电子快门速度(摄像元件111的积分时间)来计算摄像元件111的各个亮度测定区域300的亮度。
(步骤S105)
在步骤S105中,机身控制微机101根据所得到的各个亮度测定区域300的亮度来判断是否存在闪烁。机身控制微机101构成闪烁检测部。
这里,对本实施方式的闪烁检测的一例进行叙述。
商用电源的频率为50Hz或者60Hz。在荧光灯原理上,未采用降低闪烁的结构的基本荧光灯的闪烁光源的闪烁频率是电源频率的2倍。即100Hz或者120Hz。如果换算成周期,分别是1/100[s]=10[ms]、1/120[s]=8.33[ms]。
图4是示出了使用卷帘快门方式的摄像元件111的照相机M中的闪烁的影响以及对连续的帧的图像数据进行平均处理时的效果的示意图。在图4中,上部描绘出表示闪烁成分的亮度与经过时间的关系的曲线401。
在曲线401的下侧,图示了卷帘快门从画面的上方向下方进行积分的每个积分时刻的扫描线402。其是这样的例子:在与摄像的垂直同步信号VD同步的时刻,摄像上的扫描线402开始进行积分,从上向下使依次排列的扫描线402以具有时间差的方式开始进行积分。
如果在1帧的图像获取中被摄体的亮度发生变化,则按照积分的时刻得到的摄像数据不同。在闪烁成分的亮度最低的时刻进行积分的情况下,其扫描线402的摄像输出比其他扫描线402的摄像输出小。其结果,如图4的下部所图示的摄像数据403的图像那样,在中央出现了暗淡的条纹图样403a。
在闪烁周期Tf与帧速率不同步的情况下,在下一张中,在亮度最暗的时刻进行积分的扫描线402与上一帧不同,得到了暗条纹的位置发生了变化的摄像数据。
对于作为闪烁周期Tf与取得图像的周期(图4的垂直同步信号VD所表示的周期)的最小公倍数的帧数的摄像输出的平均值,不存在上下的扫描线402之间的摄像输出之差,得到了基本不存在闪烁成分的影响的摄像数据404。
该摄像数据404也可按照图3所说明的那样,变换成各个亮度测定区域300的亮度数据,并且,通过同样地进行平均处理,能够得到不存在闪烁成分的被摄体的亮度数据。
针对每个亮度测定区域300,求取在某一帧得到的各个亮度测定区域300的亮度与针对每个亮度测定区域300将所述多帧进行平均后的亮度之间的差分,由此,能够仅取得因闪烁成分产生的横向条纹状的条纹图样403a的亮度。
例如,如果不相当于条纹的高亮度部与相当于条纹的低亮度部的差异为0.5级以上,则可判断为存在闪烁。这样,能够根据条纹图样403a的强度和条纹的产生状况来判断是否是在闪烁光源的照明下进行摄影的状况。
对于上述判断方法而言,在图2的流程图中在电源接通后仅取得了还不到3帧的亮度的情况下,无法进行闪烁判定,因此判断为不存在闪烁而进行接下来的处理。
在从步骤S104到步骤S115的处理循环中,在得到了过去3帧以上的被摄体的亮度的状态下,在步骤S105的闪烁检测处理中,能够利用上述方法来判断有无闪烁。
(步骤S106)
在步骤S106中,机身控制微机101根据通过闪烁检测得到的有无闪烁的结果而进行其他的处理。在步骤S105中进行的判断为不存在闪烁的情况下,进入到步骤S107。在步骤S105中进行的判断为存在闪烁的情况下,进入到步骤S110。
(步骤S107)
在步骤S107中,机身控制微机101进行使性能优先的曝光值的计算。即,根据亮度设定光圈、快门速度、感光度。
图5是示出实施作为本发明的一个实施方式的照相机的控制方法的照相机的作用的一例的程序线图。
针对亮度的细微变动,通过调整快门速度来进行应对,将感光度设定为例如使得噪声不明显的感光度。并且,将光圈控制为不变。
该控制对于使用了在注重静态图像摄影的照相机中普遍采用的光圈机构的结构的情况特别有效。并且,该控制还适合于变更了光圈时景深大幅变化的光学结构、以及只能分级地进行由镜头单元的光圈实现的光亮控制的结构的情况。在这样的结构中,当进行动态图像摄影时,如果抑制光圈的移动,则画质更好。
另一方面,具有特别用于动态图像的光圈结构的摄像机的光圈机构是使用了景深不变的被称为ND滤光器的减光光学部件的结构等、能够无级地进行光量控制的结构,即使用光圈进行光量控制,不良影响也较小,因此,能够利用光圈实现亮度的细微变动,一般进行尽量不改变快门速度和感光度的控制。
但是,在任何情况下,光圈的光亮控制范围都是有限的,因此需要根据被摄体的亮度变更快门速度或感光度。这里,示出了不存在快门控制的限制而根据亮度进行设定的控制。
在实时取景的实时取景画面显示中,如果摄像数据的积分时间小于1帧的全部时间的一半,则不能顺畅地显示移动的被摄体。例如在帧速率为30fps的情况下,1帧的全部时间为1/30s=33.33ms,如果曝光时间为16ms以上,则能够顺畅地显示移动的被摄体。考虑到该现象,在帧速率的全部时间~帧速率的一半的时间内,根据亮度精细地进行设定。
图5记载了用于决定这样的曝光的程序线图。
在图5的程序线图601中,为了简化说明,记载了感光度固定而仅驱动光圈和快门速度的例子。此外,还可以执行也对感光度进行适当控制来得到更良好的动态图像画质的光圈和快门速度的控制。
在图5所记载的程序线图601中,纵轴是表示光圈状态的AV值(括号内为F值),横轴是表示快门速度的TV值(括号内为时间“秒”)。
曝光值EV(=AV+TV)越大,越向图的右上方向描绘。
在该程序线图601中,利用快门速度进行曝光值的精细控制,尽量使得光圈值固定地保持为F2.8的区域变多。
这是为了说明“性能优先的曝光值计算”,因此,作为比较,图6记载了以往的考虑了闪烁的程序线图。
图6是考虑了闪烁的以往的程序线图。
在该图6的程序线图602中,关于快门速度,对应于50Hz的闪烁,使用了作为闪烁周期Tf的倍数的快门速度。
在TV值(快门速度)的控制中存在限制的情况下,移动AV值(光圈值)而跟随于被摄体的亮度。此时,AV值(光圈)始终持续地移动,而且在程序线图上,在变更TV值(快门速度)的阈值附近,如图6的虚线箭头所示,AV值(光圈值)大幅移动。
因此,产生了如下问题:由于光圈的机械驱动使得驱动速度比快门速度的电子控制速度慢,由此导致亮度跟随变慢。并且,在如摄像元件尺寸大的照相机那样、图像圈较大的光学系统中,当AV值(光圈值)较小时,会产生因景深变浅引起的问题。例如,存在如下问题:当焦点对准于跟前方的人物时,由于与被摄体的微妙的亮度对应的AV值的变化所引起的景深的变化,会反复出现背景模糊的情况或反复进行对焦,动态图像的观赏性不佳。
并且,在取代AV值而对感光度(SV值)进行调节来跟随于亮度的情况下,会产生图像的噪声增减从而画质降低的问题。通过采用图5的程序线图来进行“性能优先的曝光值计算”,能够解决以往这样的问题。
(步骤S108)
在步骤S108中,机身控制微机101进行实时取景中的曝光控制。
即,控制镜头单元200的光圈203,以成为步骤S107中决定的光圈值,并利用步骤S107中决定的快门速度和感光度对摄像元件111进行控制。
(步骤S109)
在步骤S109中,机身控制微机101进行实时取景显示。
即,图像处理IC 102将步骤S108中得到的摄像输出变换为图像数据并显示于液晶监视器140上,同时,图像处理IC 102向机身控制微机101发送被摄体的亮度计算用的数值数据301。
(步骤S110)
在步骤S110中,机身控制微机101计算闪烁对策的曝光值。
即,进行检测到闪烁的情况下的快门速度、感光度、光圈的运算处理。如上述图6的程序线图所示,以往的控制使用了作为闪烁周期Tf的倍数的快门速度,而在本实施方式的照相机M中,该快门速度的计算方法与以往完全不同。
图7是仅示出被摄体亮度的时间变化中的闪烁成分的曲线模型图。闪烁成分周期性地变化。并且,将对到达摄像元件111的光进行积分的时间设为积分时间Tint。该Tint的倒数就是快门速度。并且,将开始积分的时刻设为ts。
这里,基于输出随时间t变化的函数,用以下的式(1)来表示由摄像元件111中的光电流变换元件变换的电流中的闪烁成分。
【算式1】
f(t) …(1)
进行了Tint时间的积分后的闪烁成分的电荷量Qflc用以下的式(2)表示。
【算式2】
当用F(t)表示对函数f(t)进行了积分的函数时,上述的式(2)可用以下的式(3)来表示。
【算式3】
Qflc=(F(ts+Tint)-F(ts)) …(3)
这里,在积分时间Tint是闪烁周期Tf的倍数的情况下,当使得以下的式(4)的关系成立而设定了积分时间Tint的情况下,如图8A所示,摄像输出中不再存在闪烁成分。
【算式4】
F(ts+Tint)=F(ts) …(4)
但是,在本实施方式中,不设定为完全去除闪烁成分的快门速度。
于是,在动态图像中显现出以下的式(5)所示的闪烁成分ΔQ。
【算式5】
ΔQ=F(ts+Tint)-F(ts) …(5)
例如,在从画面的上方朝向下方按顺序进行积分的卷帘快门式的摄像元件111中,如图8B所示,表现为条纹图样403a。
在本实施方式中,将该条纹图样403a控制为,能够对该条纹图样403a进行闪烁检测,并且使该条纹图样403a成为抑制了对动态图像画质的影响的量。
求取闪烁成分ΔQ的函数f(t)的运算量大,会导致装置的成本上升以及处理时间的增大,因此,在本实施方式中,作为一例,根据预先测定的数据和基于闪烁波形模型计算出的值,生成并使用图9A和图9B那样的快门速度表500。
该快门速度表500例如被设定于半导体存储器104中,从机身控制微机101(控制程序103)进行访问。
图9A是检测到光源具有50Hz的闪烁时设定的快门速度。
图9A的快门速度表500的左侧示出的是设定了以往的闪烁周期Tf的倍数501(第1值)的快门速度,而在本实施方式中,如右侧的偏移值502(第3值)所示,使积分时间偏移较短的时间。偏移值502(第3值)是从闪烁周期Tf的倍数501(第1值)减去与闪烁周期Tf的倍数501(第1值)对应的预定校正值(第2值)而求出的数据。
机身控制微机101在检测到光源具有50Hz的闪烁时,根据快门速度表500,取代作为闪烁周期Tf的倍数501(第1值)的快门速度,而是将偏移值502(第3值)设为快门速度(积分时间)来执行摄像动作。
图9C示出了按照该快门速度表500的程序线图。
在该图9C的程序线图603中,快门速度越快,快门速度的偏移量(闪烁周期Tf的倍数501(第1值)与偏移值502(第3值)之差即校正值(第2值))越小。这是因为,在相同量的快门速度的偏移量的情况下,快门速度越快,闪烁的影响显现得越大,因此,使闪烁的影响成为相同程度以防范此种情况。在例示的程序线图603的情况下,偏移方向是减少积分时间的方向,而在增加积分时间的方向上,也能够得到同样的效果。
另外,设定于半导体存储器104中的快门速度表500也可以是仅具有图9A、图9B的偏移值502的结构。
图9D示出了在检测到光源具有50Hz的闪烁时所参照的快门速度表500的变形例。图9D的快门速度表500的左侧示出的是设定了闪烁周期Tf的倍数501(第1值)的快门速度,右侧示出的是校正值503(第2值)。
在本变形例的情况下,机身控制微机101读出闪烁周期Tf的倍数(第1值)和校正值503(第2值),从闪烁周期Tf的倍数(第1值)减去校正值503(第2值)来计算作为快门速度的积分时间(第3时间)。
同样,图9B示出了商用电源频率60Hz的光源下的快门速度表500。并且,图9E示出了快门速度表500的变形例。
考虑方法与上述图9A的50Hz的情况相同。
参照图10A、图10B、图10C来说明与该图9A和图9B(图9D和图9E)所例示的本实施方式的快门速度表500的偏移值502的设定有关的基本考虑方法。
图10A示出了根据利用与闪烁周期Tf的倍数的积分时间之间具有偏差的积分时间进行积分的时刻,积分值发生变化的情况。
横轴下方的四边形的时隙511表示闪烁的1个周期,标有“1”、“2”的数字的2个时隙511表示积分时间为闪烁的2个周期。在这2个周期中,无论在哪个时刻进行积分,积分值都是相同的。对于在将积分时间除以闪烁周期Tf后的余量即时隙512(第2值)中记载为“余”的时间量的积分值401a,利用表示闪烁引起的亮度变动的曲线401中用斜线表示的部分的面积来表示该积分值401a。如图10A的上下的曲线所示,斜线部的面积随着积分的时刻而变化。由该积分时刻引起的变化量表现为闪烁的影响。
图10B中,与图10A相比,减小了上述余量时隙512的部分。如果余量时隙512相对于积分时间整体的比例小,则由积分时刻引起的积分输出的变动量进一步变小,使得闪烁条纹更不明显。
图10C示出了比闪烁周期Tf的2个周期略小的积分时间的积分状态。此时,与以闪烁的2个周期的积分时间进行积分时相比,存在斜线部分的积分值401a减小的的变动,斜线部与图10B同样较小。
这样,如果利用偏移值502减小积分时间偏离于闪烁周期Tf的倍数的比例,则闪烁成分ΔQ减小。
图10D是积分时间为1个闪烁周期和2个闪烁周期的比较图。在1个闪烁周期的时隙511的积分时间中,与2个闪烁周期的时隙511相比,斜线的积分值401a相对于全部积分时间的比例变大。因此,在利用偏移值502使相同的闪烁成分ΔQ残留的情况下,快门速度越短,将快门速度相对于闪烁周期Tf的倍数的偏移量设定得越小。
在为闪烁周期的1倍(1个时隙511的情况)的积分时间的情况下,例如,即使积分时间从闪烁周期Tf的偏离在±5%以内,在动态图像画质上也不明显。并且,在闪烁检测中,即使积分时间从闪烁周期Tf的偏离在±4%以内,也能够检测出来。在这样的条件下,只要使积分时间从闪烁周期Tf偏离±5%以内即可。此时,第2值被设定为第1值的5%,预先生成并存储这样的快门速度表500。
并且,在为闪烁周期的2倍(2个时隙511的情况)的积分时间的情况下,例如,即使积分时间从闪烁周期的2倍即2Tf的偏离在±10%以内,在动态图像画质上也不明显。并且,在闪烁检测中,即使积分时间从闪烁周期的2倍即2Tf的偏离在±7%以内,也能够检测出来。在这样的条件下,只要使积分时间从闪烁周期的2倍即2Tf的偏离在±8%以内即可。此时,第2值被设定为第1值的8%,预先生成并存储这样的快门速度表500。
由此,在能够利用快门速度比闪烁周期Tf长的秒数来控制曝光的情况下,不是利用完全消除了闪烁影响的快门速度,而是利用残留有闪烁检测所需的量的闪烁成分ΔQ的快门速度来进行控制。
关于在动态图像画质上不明显的快门速度的偏移量,还考虑了步骤S110中基于后述的图像处理的闪烁对策而设定为画质上不明显的偏移量。
(步骤S111)
在步骤S111中,机身控制微机101进行实时取景动作中的曝光控制。在具有闪烁的光源下的实时取景曝光控制中,控制镜头单元200的光圈203,以成为步骤S110中决定的光圈值,并且利用步骤S107中决定的快门速度和感光度来控制摄像元件111。
(步骤S112)
在步骤S112中,机身控制微机101在实时取景显示中,进行闪烁对策的图像处理。
图11是说明实施作为本发明的一个实施方式的照相机的控制方法的照相机的作用的一例的示意图。
即,为了从包含闪烁成分ΔQ的摄像输出变换为减轻了闪烁成分ΔQ的影响的图像,利用图像处理IC 102生成这样的图像:该图像是对作为闪烁周期Tf与图像取得周期(垂直同步信号VD所表示的信号周期)的最小公倍数的帧数的摄像输出求取平均值而得到的图像。
例如在商用电源频率为50Hz的环境下,在利用30fps的帧速率进行实时取景动作的情况下,对3帧(连续的3个摄像数据403)进行合成而生成图像(摄像数据404),能够减轻闪烁成分ΔQ。
图11是卷帘快门方式的例子,不过,对于全局快门方式的摄像元件111而言,通过周期性地合成每帧亮度不同的图像,也能够得到同样的效果。
作为这样的图像处理方法,在如图12所示闪烁成分ΔQ较强的情况下,所合成的图像中残留有闪烁成分。
此外,还公知有施加与闪烁成分ΔQ的明暗条纹相反的增益的方法。即,进行如下处理:通过图像处理提高因闪烁成分ΔQ引起的较暗部分的亮度,并通过图像处理使较亮部分变暗。但是,在闪烁成分ΔQ较强的情况下,需要施加较强的增益,而当提高增益时,噪声增加,因此会生成不自然的图像。
这样,仅实施基于图像处理的闪烁对策是不够的。
在本实施方式中,将快门速度决定成,使步骤S110中计算出的快门速度使得能残留步骤S112的基于图像处理的闪烁对策能够应对的程度的闪烁成分ΔQ。并且,由于通过图像处理去除了所残留的少量的闪烁成分ΔQ,因此,在最终的始终显示于液晶监视器140上的图像(摄像数据404)中,确切地去除了闪烁成分ΔQ。
不过,在被摄体非常亮的情况下,在光圈和感光度的控制范围内,当快门速度并不比闪烁周期Tf短从而无法成为恰当亮度的情况下,无法进行基于快门速度的闪烁成分ΔQ的调整。此时,仅利用步骤S112的基于图像处理的闪烁对策来消除闪烁成分。因此,希望使用具有更大的AV值的镜头单元200,并且使用能够设定更低的感光度的摄像元件111。
(步骤S113)
在步骤S113中,机身控制微机101判定释放开关(SW)的操作。
当用户按下了照相机操作开关150中的释放开关时,进入步骤S114。如果未按下释放开关,则进入步骤S115。
(步骤S114)
在步骤S114中,机身控制微机101暂时停止实时取景动作,根据上述步骤S104中得到的亮度值,计算对于静态图像摄影最合适的光圈值、电子快门速度、感光度。然后,根据计算出的值进行上述的“摄影动作”。
(步骤S115)
在步骤S115中,机身控制微机101判定机身单元100的电源状态。
在照相机操作开光150中的电源开关尚未关闭的情况下,进行下一帧的曝光动作,因此返回步骤S104,进行亮度计算。
在电源开关未被关闭的情况下,反复进行步骤S104~S115的处理。在反复进行步骤S104~S115的处理的期间,进行在液晶监视器140上显示连续的图像的实时取景动作。
在电源开关被关闭的情况下,进行关闭照相机M的电源的控制。
以上就是本实施方式的照相机和照相机的控制方法的动作。
这样,在本实施方式的情况下,进行如下控制:将从闪烁周期Tf的整数倍偏移的偏移值502设定为摄像元件111的积分时间Tint,在摄像元件111中有意地残留闪烁成分ΔQ。由此,即使在闪烁检测后实施闪烁对策,也能够在步骤S105中实现闪烁检测。
因此,在被摄体的图像数据中闪烁成分ΔQ消失时,能够在步骤S106中可靠地判定出闪烁消失的情况。并且,能够转移到不实施闪烁对策的通常的用于执行实时取景显示的步骤S107以后的处理。
因此,当存在闪烁时,进行步骤S110~步骤S112的曝光控制,当不存在闪烁时,进行动态图像画质更良好的步骤S107~步骤S109的控制,成为始终根据被摄体的闪烁成分ΔQ来切换是否实施闪烁对策的控制。
在本实施例中,能够可靠地检测到闪烁的消失,并迅速解除闪烁对策控制来提高画质。并且,能够根据有无闪烁将实时取景和动态图像摄影中的画质保持为最佳状态。
图13是示出实施作为本发明的一个实施方式的照相机的控制方法的照相机的作用的变形例的流程图。
闪烁对策中的上述步骤S112不是必须执行的处理,在闪烁检测能力高,能够从对实时取景显示的动态图像画质基本没有影响的程度的闪烁成分ΔQ中检测出存在闪烁的情况下,可以如图13的流程图所示,即,省略步骤S111~步骤S112的基于图像处理的闪烁对策。
图14是示出实施作为本发明的一个实施方式的照相机的控制方法的照相机的作用的另一变形例的流程图。
图15是示出实施作为本发明的一个实施方式的照相机的控制方法的照相机的作用的又一变形例的示意图。
至此为止的实施方式例示了在光源仅是闪烁光源来进行照明时的应对措施。
与此相对,作为考虑了闪烁光源与非闪烁光源的混合光源的实施方式,例示图14的流程图的处理。
在该图14的流程图中,将上述图2的流程图中的步骤S105、步骤S106、步骤S110分别变更为步骤S105a、步骤S106a、步骤S110a。
对于利用具有闪烁的光源和不具有闪烁的光源双方进行照明的被摄体,闪烁强度根据具有闪烁的光源的贡献度而不同。
因此,在本变形例中,为了在这样的情况下也假定进行必要最小限度的闪烁对策控制,在步骤S105a中,例如根据闪烁成分的明暗亮度差来求出闪烁成分ΔQ的强度,并根据该闪烁成分ΔQ的强度来求出快门速度。
下面参照图14的流程图,对从上述图2的流程图的变更部分进行说明。
(步骤S105a)
在步骤S105a中,机身控制微机101进行考虑了闪烁光源和非闪烁光源的混合光源的闪烁检测。
利用上述方法仅提取出闪烁成分ΔQ,并且,除了有无闪烁以外,还按如下方式对闪烁成分ΔQ的等级进行分类:如果该闪烁成分ΔQ的亮度变化幅度为0.2级以下,则是闪烁成分ΔQ小的等级(等级L1);如果该闪烁成分ΔQ的亮度变化幅度为0.2级以上且小于0.5级,则是闪烁成分ΔQ中等的等级(等级L2);如果该闪烁成分ΔQ的亮度变化幅度为0.5级以上,则是闪烁成分ΔQ大的等级(等级L3)。
(步骤S106a)
在该步骤S106a中,进行闪烁成分ΔQ的等级判定。
在闪烁强度是步骤S105a中判定出的大、中、小中的大(等级3)或者中等(等级L2)的情况下,移动到步骤S110a而进行闪烁对策处理。当虽然检测到闪烁,但却是强度小的在液晶监视器的显示中不明显的小等级(等级L1)时,进行与不存在闪烁的控制相同的控制。
(步骤S110a)
在步骤S110a中,机身控制微机101进行考虑了闪烁光源和非闪烁光源的混合光源时的闪烁对策的曝光计算。
在图15中,例示了表示商用电源频率50Hz的地域中的闪烁强度与校正后的快门速度之间的关系的一例的快门速度表500。
根据闪烁强度,使快门速度从闪烁周期Tf的倍数(倍数501)如偏移值502a(等级L3)、偏移值502b(等级L2)那样偏移。
在该实施方式中,例示了将强度分类为等级L3和等级L2这两个等级的快门速度表500,不过,也可以使用将强度分类为更多个等级的快门速度表500。
当闪烁强度为中等程度(等级L2)时,控制为,与闪烁强度大(等级L3)时相比,使快门速度偏移得更大来进行曝光,由此残留下闪烁成分ΔQ,稳定地进行下一次的闪烁检测。
由此,不会受到是否混合存在闪烁光源和非闪烁光源的影响,能够始终稳定地进行闪烁检测,能够将闪烁对策抑制为必要最小限度,因此,能够进一步将实时取景显示等中的动态图像画质的降低抑制为最小限度。
同样,也可以设定商用电源频率60Hz的地域中的闪烁强度与校正后的快门速度的快门速度表。
图16是示出商用电源频率50Hz的地域中的快门速度表500的变形例。
机身控制微机101根据闪烁周期Tf的倍数501和闪烁强度(等级L2、L3),读出校正值503a(等级L3)或者校正值503b(等级L2),从闪烁周期Tf的倍数501减去校正值503a或者校正值503b,计算出偏移值(快门速度)。
同样,可以设定商用电源频率60Hz的地域中的具有具备闪烁强度和校正值的快门速度的快门速度表。
在本实施例中,根据闪烁强度变更偏移值或校正值来决定积分时间,因此,即使在闪烁光源和非闪烁光源混合存在的状况下,也能够残留下恰当的闪烁成分而稳定地进行闪烁检测。因此,能够提高闪烁光源下的实时取景动作时和动态图像记录时的画质。
如以上说明的那样,根据本发明的实施方式,在实时取景动作中,根据摄像元件111的输出来进行闪烁检测,在检测到闪烁后的实时取景控制的快门速度计算时,将快门速度决定成使得在摄像输出中残留有能够进行闪烁检测的程度的闪烁成分ΔQ。由此,能够针对被摄体的闪烁成分的有无的变化,实时地、可靠地对闪烁对策的曝光控制与通常的曝光控制进行切换。
其结果,能够根据闪烁的有无,将实时取景动作中的图像画质保持为最佳状态。
另外,本发明不限于上述实施方式所例示的结构,可在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。