JP2006222935A

JP2006222935A - 電子スチルカメラ及び撮像方法及びプログラム及び記憶媒体

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Publication number: JP2006222935A
Application number: JP2006001735A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kawarada; 昌大瓦田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2006-08-24

Abstract

【課題】フリッカを有する照明下で電子スチルカメラによる撮影を行う場合に、フリッカによる画質変化の影響と手ブレに起因する画質劣化の影響の双方を抑制できるようにする。
【解決手段】複数枚の低輝度画像を撮像して、各低輝度画像を合成することで適正露出の画像を得るための電子スチルカメラであって、露光時間が照明光のフリッカの周期より短い場合は、露光時間の中心と照明光の光量の極大値とを略一致させ、露光時間が照明光のフリッカの周期より長い場合は、露光時間をフリッカの周期の自然数倍に再設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子スチルカメラにおいて、被写体ブレを抑える目的で連続的に複数枚の画像を撮影して合成する技術に関するものである。

スチルカメラで撮影を行う場合、周囲が暗い状況では、露光時間が遅くなるため、被写体ブレを生ずる場合が多い。これを改善するために、画質を低下させずにブレのない画像を得る撮像装置が従来より提案されている。

例えば、特許文献１に記載の撮像装置は、まず始めに、実質的に被写体ブレの起きない露光時間で低輝度画像を連続的に撮像する。次に、撮像された画像ごとの位置ずれを補正し、さらに重ね合わせによる合成処理をして、最終的に１枚の適正輝度の画像を生成するようにしている。これによって、焦点距離の長いレンズを用いた場合や露光時間の長い場合に被写体ブレが発生しても、ブレのない画像を得ることができる。

ここで、特許文献１に記載の撮像装置について簡単に説明する。

この撮像装置は、まず始めに、撮像装置の光学系における撮影焦点距離ｆに基づいて被写体ブレの起きない蓄積時間ｔａの上限となるリミット秒時ｔ（ｆ）を求める。次に、測光結果に基づいて求めた蓄積時間ｔａに対しｔａ≧ｔ（ｆ）であれば、蓄積時間ｔａをリミット秒時ｔ（ｆ）以下の任意の時間に設定し直し、ｔａの再設定値に応じて連写回数を設定し、連写回数だけ連写を行う。連写された画像は、複数の画像間相互のずれを補正して、１枚の適正露出の画像に合成される。このような蓄積時間の制御を行うことにより、撮影時の被写体ブレに起因する撮影画像の画質劣化を抑えることができる。

また、従来より、撮像周期と異なる周期で明滅する照明光（このような照明光としては、例えば、蛍光灯が挙げられる）の下で被写体を撮像したときに発生するフリッカを抑圧する撮像装置が提案されている。

例えば、特許文献２に記載の撮像装置は、被写体を照らす照明光の明滅周期が撮像周期と異なっていた場合、照明光の照度の極大値となるタイミングと固体撮像素子の電荷蓄積期間の中心とを合わせるようにしている。これにより、照明光の明滅による画像のフリッカを抑圧している。

ここで、特許文献２に記載の撮像装置について簡単に説明する。

図９は、特許文献２に記載の撮像装置における、電子シャッタの制御方法を示す模式図である。図９において、９０１は照明光の明るさ変化を表す照度レベル、９０２は基底レベルである。また、９０３は照明光量の極小値の位相であり、９０４は極大値の位相である。また、９０５は固体撮像素子の電荷蓄積期間である。特許文献２に記載の撮像装置では、複数の画像を連続的に撮像する。撮像装置の動作は、はじめに、複数フィールド前からの照明光量の極大値の位相９０４を検出して記憶し、また、過去３フィールドに渡る電子シャッタの動作が開始された位相を記憶する。この後、撮像装置は、次の撮像動作に入る前までに、固体撮像素子の電荷蓄積期間の中心が照明光量の極大値の位相９０４に合うように、電子シャッタの動作開始時間を予測制御する。このような電子シャッタの制御を行うことにより、画像のフリッカを抑圧している。

また、例えば、特許文献３に記載の撮像装置は、照明光の明滅周波数を検出し、撮像素子の露光時間を照明光の明滅周期に合わせることにより、電子シャッタによる画像のフリッカを抑圧している。

ここで、特許文献３に記載の撮像装置について簡単に説明する。

撮像方式がフィールド周期６０ＨｚのＮＴＳＣであり、且つ外光周波数が５０Ｈｚ（つまり、光量の明滅周波数が１００Ｈｚ）であれば、露光時間を１／１００〔秒〕に設定する。撮像方式がＰＡＬであり、且つ外光周波数が６０Ｈｚ（つまり、光量の明滅周波数が１２０Ｈｚ）であれば、露光時間を１／１２０〔秒〕に設定する。このような露光時間の制御を行うことにより、画像のフリッカを抑圧している。
特開平９−２６１５２６号公報特開平６−７８２２３号公報特開平１−３４０７０号公報

特許文献１に記載の撮像装置では、合成処理に用いる複数枚の画像を離散的に撮像しようとすると、不具合が生じる可能性があった。例えば、フリッカが含まれる照明光下でフリッカ周期より露光時間の方が短い場合、露光期間に照明光の照度の極小値が含まれるものの極大値が含まれない可能性があった。このため、合成処理により生成される画像の輝度が十分得られらない可能性があった。逆に、フリッカが含まれる照明光下でフリッカ周期より露光時間の方が長い場合、露光時間に含まれる照明光の照度の極小値の数が極大値の数より多くなる可能性があった。このため、合成処理により生成される画像の輝度が十分得られらない可能性があった。これらのことから、特開平９−２６１５２６号公報に記載の撮像装置を用いてフリッカ含む光源下で撮影する場合、撮影タイミングの取り方や露光時間の設定によっては、最終的に１枚の適正露出の画像を得られない可能性があった。

また、特許文献２に記載の撮像装置では、フリッカが含まれる照明光下でフリッカ周期より露光時間の方が長い場合、得られる画像の輝度が低下する可能性があった。例えば、露光時間Ｔがフリッカ周期ｆに対して、
（２ｎ−１）ｆ＜Ｔ＜２ｎｆ …（式１）
（但し、ｎは自然数）
なる関係を有する撮影条件であれば、照明光の照度の極大値のタイミングと露光期間の中心とを合わせると、露光時間に含まれる照明光の照度の極小値の数が極大値の数より多くなる。このため、得られる画像の輝度が、フリッカが含まれる照明光の平均照度での撮影で得られる画像の輝度に対して、低くなる可能性があった。また、露光時間Ｔがフリッカ周期ｆに対して、
２ｎｆ＜Ｔ＜（２ｎ＋１）ｆ …（式２）
（但し、ｎは自然数）
なる関係を有する撮影条件であれば、照明光の照度の極大値のタイミングと露光期間の中心とを合わせると、露光時間に含まれる照明光の照度の極小値の数が極大値の数より少なくなる。このため、得られる画像の輝度が、フリッカが含まれる照明光の平均照度での撮影で得られる画像の輝度に対して、高くなる可能性があった。

また、特許文献３に記載の撮像装置では、フリッカが含まれる照明光下で露光時間をフリッカ周期に合わせようとした場合、撮影条件によっては不具合が生じる可能性があった。例えば、被写体ブレを起こさないと予想される露光時間よりフリッカ周期が長いと、実際に用いられる露光時間がフリッカ周期に合わせて設定されるため、被写体ブレを起こす可能性があった。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被写体ブレを抑えるために連続的に複数枚の画像を撮影して合成する電子スチルカメラにおいて、フリッカが含まれる照明光下で撮影しても適切な露出の画像を得られるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる電子スチルカメラは、被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、所定の露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る電子スチルカメラであって、前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出手段と、前記被写体を撮像するタイミングを調整する撮像タイミング調整手段とを具備し、前記撮像タイミング調整手段は、前記第２の露光時間が、前記フリッカ検出手段により検出された前記照明光のフリッカの明滅周期より短い場合に、前記第２の露光時間の中心が前記照明光の光量が極大値を示すタイミングと略一致するように、前記被写体を撮像するタイミングを調整することを特徴とする。

また、本発明に係わる電子スチルカメラは、被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、所定の露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る電子スチルカメラであって、前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出手段と、前記被写体を撮像する露光時間を調整する露光時間調整手段とを具備し、前記露光時間調整手段は、前記第２の露光時間が、前記フリッカ検出手段により検出された前記照明光のフリッカの明滅周期より長い場合に、前記第２の露光時間を前記フリッカの明滅周期の自然数倍となるように再調整することを特徴とする。

また、本発明に係わる電子スチルカメラは、被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、所定の露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る電子スチルカメラであって、前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出手段と、前記第２の露光時間の中心が前記照明光の光量が極大値を示すタイミングと略一致するように、前記被写体を撮像するタイミングを調整する撮像タイミング調整手段と、前記第２の露光時間が前記フリッカの明滅周期の自然数倍となるよう調整する露光時間調整手段と、前記フリッカ検出手段で検出されたフリッカの周期と第２の露光時間との大小を判定してその結果に応じて前記撮像タイミング調整手段と前記露光時間調整手段とを排他的に選択する選択手段とを具備することを特徴とする。

また、この発明に係わる電子スチルカメラにおいて、前記第１の露光時間と前記第２の露光時間とに基づいて、前記複数枚の画像の撮影枚数を決定する撮影枚数決定手段をさらに具備することを特徴とする
また、この発明に係わる電子スチルカメラにおいて、前記フリッカ検出手段で得られた照明光の光量の最大値と前記複数枚の画像の撮影枚数とに基づいて、第２の露光時間よりも短い第３の露光時間を算出する露光時間再調整手段をさらに具備し、
前記選択手段にて前記撮像タイミング調整手段が選択された場合は、第３の露光時間に基づいて撮像を行うことを特徴とする。

また、この発明に係わる電子スチルカメラにおいて、前記第２の露光時間を、前記電子スチルカメラに装着されるレンズの焦点距離に基づいて設定する露光時間設定手段をさらに具備することを特徴とする。

また、本発明に係わる撮像方法は、被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、所定の露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る撮像方法であって、前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出工程と、前記被写体を撮像するタイミングを調整する撮像タイミング調整工程とを具備し、前記撮像タイミング調整工程は、前記第２の露光時間が、前記フリッカ検出工程により検出された前記照明光のフリッカの明滅周期より短い場合に、前記第２の露光時間の中心が前記照明光の光量が極大値を示すタイミングと略一致するように、前記被写体を撮像するタイミングを調整することを特徴とする。

また、本発明に係わる撮像方法は、被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、所定の露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る撮像方法であって、前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出工程と、前記被写体を撮像する露光時間を調整する露光時間調整工程とを具備し、前記露光時間調整工程は、前記第２の露光時間が、前記フリッカ検出工程により検出された前記照明光のフリッカの明滅周期より長い場合に、前記第２の露光時間を前記フリッカの明滅周期の自然数倍となるように再調整することを特徴とする。

また、本発明に係わる撮像方法は、被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、所定の露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る撮像方法であって、前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出工程と、前記第２の露光時間の中心が前記照明光の光量が極大値を示すタイミングと略一致するように、前記被写体を撮像するタイミングを調整する撮影タイミング調整工程と、前記第２の露光時間が前記フリッカの明滅周期の自然数倍となるよう調整する露光時間調整工程と、前記フリッカ検出工程で検出されたフリッカの周期と第２の露光時間との大小を判定してその判定結果に応じて前記撮像タイミング調整工程と前記露光時間調整工程とを排他的に選択する選択工程とを具備することを特徴とする。

また、この発明に係わる撮像方法において、前記第１の露光時間と前記第２の露光時間とに基づいて、前記複数枚の画像の撮影枚数を決定する撮影枚数決定工程をさらに具備することを特徴とする。

また、この発明に係わる撮像方法において、前記フリッカ検出工程で得られた照明光の光量の最大値と前記複数枚の画像の撮影枚数とに基づいて、第２の露光時間よりも短い第３の露光時間を算出する露光時間再調整工程をさらに具備し、前記選択工程にて前記撮像タイミング調整高低が選択された場合は、第３の露光時間に基づいて撮像を行うことを特徴とする。

また、この発明に係わる撮像方法において、前記第２の露光時間を、前記電子スチルカメラに装着されるレンズの焦点距離に基づいて設定する露光時間設定工程をさらに具備することを特徴とする。

また、本発明に係わるプログラムは、上記の撮像方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明に係わる記憶媒体は、上記のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、被写体ブレを抑えるために連続的に複数枚の画像を撮影して合成する電子スチルカメラにおいて、フリッカが含まれる照明光下で撮影しても適切な露出の画像を得られるようになる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係わる電子スチルカメラの全体構成について説明する。

図１は、第１の実施形態の電子スチルカメラの全体構成を示すブロック図である。

図１において、１０１はＣＰＵ、揮発性メモリ、制御プログラムが記録された不揮発性メモリ、タイマー等を備え装置全体の制御と現在時刻の管理を行う制御部である。１０２は焦点距離を調節するズームレンズ、１０３はピントを調節するフォーカスレンズ（ズームレンズ１０３とフォーカスレンズ１０４とをあわせてレンズ部１０４とする）である。１０５はステッピングモータから成りズームレンズ１０２の位置を制御するズームモータ、１０６は同じくステッピングモータから成りフォーカスレンズ１０３の位置を制御するフォーカスモータである。１０７はマイコンから成り、ズームレンズ１０２の現在の焦点距離を把握し、ズームモータ１０５やフォーカスモータ１０６へどのレンズをどの位置に制御するかを命令するレンズドライバである。１０８は複数枚の羽根から成り光線の入射角度を調節する絞りである。１０９は複数の光電変換素子から成り入射した被写体像を光電変換する固体撮像素子、１１０は固体撮像素子から出力される被写体像の画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器である。１１１はＤＳＰと揮発性メモリとを備え、Ａ／Ｄ変換された画像信号の輝度、色調、ゲインを調節する画像処理部である。１１２は同じくＤＳＰと揮発性メモリとを備え、複数枚の画像信号を一時記憶し、個々の画像間の位置ずれを補正する位置ずれ補正部である。１１３はコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリ等の不揮発性外部メモリと記録制御用マイコンから成る記録部、１１４はタイミング発生器とマイコンから成る撮像タイミング調整部である。１１５は２段ストロークタイプのレリーズスイッチ（１段目のスイッチをＳＷ１、２段目のスイッチをＳＷ２とする）である。１１６は２つの押しボタンが排他的に押下可能な構成から成り、ズームレンズ１０２の駆動命令及び駆動方向を入力するズーミングスイッチである。１１７は主に光電変換素子とマイコンから成り、照明光の照度や明滅周期を検出するフリッカ検出部、１１８は複眼光学系と一対のラインセンサから成り位相差方式で被写体の測距を行う測距部である。

図２は、フリッカ検出部１１７の構成を示すブロック図である。以下、図２を参照してフリッカ検出部１１７の詳細について説明する。

フリッカ検出部１１７は、サンプリング間隔１［ｍｓｅｃ］ごとに照明光の照度を検出し、検出結果から照明光の照度や明滅周期を検出するものである。図２において、２０１はフリッカ検出部１１７全体を制御するマイコン、２０２は照明光の光の強さを電気信号に変換する光電変換素子、２０３は光電変換素子２０２から出力された電気信号を所定時間積分する積分回路である。２０４は揮発性メモリから成り、積分回路２０３から出力された光量の積分値を複数個記憶するメモリである。

電子スチルカメラに電源が投入されると、あらかじめ、フリッカ検出部１１７は制御部１０１と通信して時刻の同期を行い、現在時刻を把握する。はじめに、フリッカ検出部１１７では、光電変換素子２０２が、照明光の照度を電荷に変換して、得られた電荷を積分回路２０３へ出力する。積分回路２０３は、光電変換素子２０２から出力された電荷を積分し、マイコン２０１から積分停止命令が送信されれば、積分値をマイコン２０１へ出力する。マイコン２０１は、サンプリング間隔１［ｍｓｅｃ］毎に積分停止命令を積分回路２０３へ送信し、１［ｍｓｅｃ］だけ積分した電荷の積分値を積分回路２０３から受信する。受信後、マイコン２０１は、受信した上記積分値を受信した時刻データとともにメモリ２０４へ出力して記憶させる。マイコン２０１は、上記積分値の収集をサンプリング間隔１［ｍｓｅｃ］毎に行い、１０個の積分値と時刻データの組から成るサンプリング期間１０［ｍｓｅｃ］における照明光の照度から、照明光の照度の極大値と極小値のタイミングおよび明滅周期を算出する。算出方法は、はじめに、マイコン２０１が、上記１０個の積分値と時刻データの組より、時間的に前後する積分値を比較し、積分値の極大値および極小値を検出する。次に、マイコン２０１が、検出された極大値と極小値の時刻データから、照明光の明滅の１周期にかかる時間（＝明滅周期）を算出する。この他、測光に用いるための明滅１周期の平均照度、極大値の照度を算出する。算出後、明滅周期および照度の平均照度と極大値の照度のデータを制御部１０１へ送信する。続いて、マイコン２０１が、照明光の明滅周期と極大値および極小値の時刻データから、以後１０［ｍｓｅｃ］ごとの照明光の照度の極大値および極小値を予測的に算出する。そして、予測された照明光の照度の極大値予測時間データ、および明滅周期および照度の平均照度と極大値の照度のデータを制御部１０１へ周期的に出力する。フリッカ検出部１１７は、上記動作を１０［ｍｓｅｃ］毎に繰り返し実行する。

フリッカの検出は、撮影画像に影響を及ぼすことが想定される周波数領域について検出を行う。例えば、実用的な露光時間と周期が似ている蛍光灯を想定して、１００〜１２０Ｈｚの周波数領域のフリッカを検出すると良い。ここで、フリッカを検出できる周波数領域およびフリッカの極大値のタイミング検出精度は、光電変換素子２０２の電荷蓄積時間（＝サンプリング間隔）と積分回路２０３の積分回数（＝サンプリング回数）で定まる。例えば、１００Ｈｚの明滅を検出しようとすると、電荷蓄積時間を１[ｍｓｅｃ]とし、積分回数を１０回以上とすることで、前記１００Ｈｚの明滅における光量の極大値を検出できる。

次に、撮像タイミング調整部１１４の詳細について説明する。

撮像タイミング調整部１１４は、水晶発振器から成りクロックパルスを出力するタイミング発生器、マイコン、揮発性メモリ、不揮発性メモリ等を備えて構成される。不揮発性メモリには、あらかじめ、撮像命令送信から実際に固体撮像素子１０９で撮像が開始されるまでの遅延時間が記録されている。また、電子スチルカメラに電源が投入されると、あらかじめ、撮像タイミング調整部１１４は制御部１０１と通信して時刻の同期を行い、現在時刻を把握する。撮像タイミング調整部１１４は、はじめに、フリッカ検出部１１７で得られた照明光の極大値予測時刻データを制御部１０１から受信する。また、制御部１０１からＳＷ２が押下されたことを示すビット情報を受信する。前記ビット情報が受信されると、撮像タイミング調整部１１４内のマイコンは、タイミング発生器から定期的に出力されるクロックパルス、極大値予測時刻と上記遅延時間に基づいて、露光時間の中心が照明光の照度の極大値と略一致する撮像命令の送信タイミングを算出し、算出されたタイミングに基づいて撮像命令が制御部１０１へ送信される。

次に、第１の実施形態の電子スチルカメラの動作について説明する。

図３は第１の実施形態の電子スチルカメラの動作を説明するためのフローチャートである。以下、図３を参照して電子スチルカメラの動作について説明する。なお、第１の実施形態の電子スチルカメラでは、測光結果に基づいて設定される露光時間が被写体ブレの起こりやすい露光時間かどうか判定するための閾値Ｔｃがあらかじめ設定されている。

電子スチルカメラにおいて、レリーズスイッチ１１５のＳＷ１が押下されると、測距部１１８が測距を行い、測距結果を制御部１０１へ送信する（ステップＳ３０１）。送信後、制御部１０１は、測距結果に基づいてフォーカスレンズ１０３の合焦位置を算出し、レンズドライバ１０７を通じてフォーカスレンズ１０３を合焦位置に移動させる（ステップＳ３０２）。移動後、制御部１０１は、フリッカ検出部１１７から送信された照明光の照度の平均照度に基づいて測光を行い、１回の撮像で適正露出が得られる第１の露光時間Ｔ１および絞り値が設定される（ステップＳ３０３）。設定後、絞り値に基づいて絞り１０８を制御する（ステップＳ３０４）。制御後、制御部１０１は、測光結果に基づいて設定された第１の露光時間Ｔ１と前記閾値Ｔｃとを比較する（ステップＳ３０５）。もし、Ｔ１≧Ｔｃであれば、ステップＳ３０６へ進む。そうでなければ、ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０６では、撮像に用いる露光時間を、測光結果に基づいて設定された第１の露光時間Ｔ１より短い、第２の露光時間Ｔ２に変更する。一方、ステップＳ３０７では、第１の露光時間Ｔ１で撮像を行う。撮像動作は、固体撮像素子１０９で被写体像が光電変換され、その画像信号がＡ／Ｄ変換器１１０にてＡ／Ｄ変換され、画像処理部１１１にて輝度および色調の補正が施される、という手順で行なわれる。補正後、画像データは記録部１１３に記録される。ステップＳ３０８では、１枚の適正露出の画像を合成するために必要となる低輝度画像の撮像枚数である第１の撮像枚数ｋ１を算出する。第１の撮像枚数ｋ１は、１枚の適正露出の画像を得るのに必要な第１の露光時間Ｔ１を、第２の露光時間Ｔ２で割った値である。算出後、フリッカ検出部１１７にて、照明光のフリッカの検出を開始する（ステップＳ３０９）。検出後、照明光にフリッカが含まれているかどうかに応じて処理を切り替える（ステップＳ３１０）。

もし、照明光から所定の周波数範囲のフリッカが検出されれば、フリッカ対策用の撮像動作を行うためステップＳ３１１へ進み、検出されなければ、通常の複数枚連続撮像動作を行うため後述のステップＳ６００へ進む。次のステップＳ３１１は、本実施形態の特徴的な動作を行うステップである。ステップＳ３１１では、フリッカ検出部１１７にて、照明光のフリッカ周期を検出する。検出後、第２の露光時間Ｔ２とフリッカ周期Ｔｆを比較する（ステップＳ３１２）。もし、Ｔ２＜Ｔｆであれば、撮像タイミングを調整して複数枚連続撮像するため後述のステップＳ４００へ進み、そうでなければ、フリッカ周期に基づいて第２の露光時間Ｔ２を変更して複数枚連続撮像する後述のステップＳ５００へ進む。ステップＳ４００、ステップＳ５００、ステップＳ６００にてそれぞれ連続撮像動作が行われると、位置ずれ補正部１１２は、撮像された複数枚の画像における各画像間のずれを補正して１枚の適正輝度の画像を合成する。そして、適正輝度の画像は、記録部１１３へ記録される（ステップＳ７００）。

次に、ステップＳ４００における、撮像タイミングを調整して複数枚連続撮像する動作について説明する。

図４は、撮像タイミングを調整して複数枚連続撮像する動作を説明するためのフローチャートである。以下、図４を参照して上記動作を説明する。

露光時間より長い周期のフリッカが照明光に検出された場合、フリッカ検出部１１７が、照明光量の極大値の位相（以下、最大照度位相と略す）を検出し、最大照度位相の情報を撮像タイミング調整部１１４へ送信する（ステップＳ４０１）。送信後、制御部１０１は、照明光の明滅の極大値の照度と第１の撮影枚数ｋ１から、最終的に１枚の適正露出の画像を得るために必要な第３の露光時間Ｔ３を算出する（ステップＳ４０２）。算出後、撮像タイミング調整部１１４は、第３の露光時間Ｔ３と最大照度位相とあらかじめ記録されている撮像命令送信から実際に固体撮像素子１０９で撮像が開始されるまでの遅延時間とに基づいて、照明光量の極大値となるタイミングが露光期間に含まれるよう、撮像命令の送信タイミングを算出する（ステップＳ４０３）。算出後、ＳＷ２の押下を待ち（ステップＳ４０４）、ＳＷ２が押下されると、制御部１０１は撮像タイミング調整部１１４にＳＷ２押下を示すビット情報を送信する。撮像タイミング調整部１１４は前記ビット情報の受信により、照明光量の極大値と露光期間の中央が略一致するように調整された露光開始時刻に撮像命令を制御部１０１に送信する。撮像命令を受信した制御部１０１は、露光時間Ｔ２に基づいて、撮像動作を行う（ステップＳ４０５）。撮像動作は、固体撮像素子１０９で被写体像が光電変換され、その画像信号がＡ／Ｄ変換器１１０にてＡ／Ｄ変換され、画像処理部１１１にて輝度および色調の補正が施される、という手順で行なわれる。補正後、画像データは位置ずれ補正部１１２へ送信される。上述した撮像動作は、図３のステップＳ３０８にて算出された第１の撮像枚数ｋ１だけ繰り返し行われる（ステップＳ４０６）。

次に、ステップＳ５００における、フリッカ周期に基づいて第２の露光時間Ｔ２を変更して複数枚連続撮像する動作について説明する。

図５は、フリッカ周期に基づいて第２の露光時間Ｔ２を再計算して複数枚連続撮像する動作を説明するためのフローチャートである。以下、図５を参照して上記動作を説明する。

第２の露光時間Ｔ２以下となる周期のフリッカが照明光に検出された場合、制御部１０１が、フリッカ周期Ｔｆに対してＴ４＝Ｔｆ×ｎ（但し、ｎは自然数）なる第４の露光時間Ｔ４を設定する（ステップＳ５０１）。設定後、制御部１０１は、照明光の照度の平均値と第４の露光時間Ｔ４から、最終的に１枚の適正露出の画像を得るために必要な撮像枚数である第２の撮像枚数ｋ２を算出する（ステップＳ５０２）。算出後、ＳＷ２の押下を待ち（ステップＳ５０３）、ＳＷ２が押下されると、制御部１０１が第４の露光時間Ｔ４に基づいて撮像動作を行う（ステップＳ５０４）。撮像動作は、固体撮像素子１０９で被写体像が光電変換され、その画像信号がＡ／Ｄ変換器１１０にてＡ／Ｄ変換され、画像処理部１１１にて輝度および色調の補正が施される、という手順で行なわれる。補正後、画像データは位置ずれ補正部１１２へ送信される。撮像動作は、ステップＳ５０２にて算出された第２の撮像枚数ｋ２だけ繰り返される（ステップＳ５０５）。

次に、ステップＳ６００における、通常の複数枚連続撮像動作について説明する。

図６は、通常の複数枚連続撮像動作を説明するためのフローチャートである。以下、図６を参照して、上記動作を説明する。

照明光にフリッカが検出されなかった場合、ＳＷ２の押下を待ち（ステップＳ６０１）、ＳＷ２が押下されると、制御部１０１が第２の露光時間Ｔ２に基づいて撮像動作を行う（ステップＳ６０２）。撮像動作は、固体撮像素子１０９で被写体像が光電変換され、その画像信号がＡ／Ｄ変換器１１０にてＡ／Ｄ変換され、画像処理部１１１にて輝度および色調の補正が施される、という手順で行なわれる。補正後、画像データは位置ずれ補正部１１２へ送信される。撮像動作は、図３のステップＳ３０８にて算出された第１の撮像枚数ｋ１だけ繰り返される（ステップＳ６０３）。

次に、ステップＳ７００における、撮像された複数枚の画像から１枚の適正輝度の画像を合成する動作について説明する。

図７は、撮像された複数枚の画像から１枚の適正輝度の画像を合成する動作を説明するためのフローチャートである。以下、図７を参照して上記動作を説明する。

所定枚数の撮像動作が完了すると、位置ずれ補正部１１２には撮像した枚数だけの画像データが記憶されている。位置ずれ補正部１１２は、得られた各画像データ間の位置ずれを検出し、その検出結果に応じて画像データに平行移動や回転を施して、位置ずれを補正する（ステップＳ７０１）。この補正動作では、まず、特開平９−２６１５２６号公報に記載されているように、画像間のズレを画像の複数箇所にて検出し、先頭画像に対する相対的なズレの向きと距離が抽出される。抽出後、位置ずれ補正部１１２は、撮像した枚数だけ抽出されたズレの向きと距離の情報に基づいて、平均的な画像中心を算出する。算出後、位置ずれ補正部１１２は、ズレの向きと距離の情報および画像中心情報に基づいて、画像間相互のズレを補正し、補正後の各画像を一時記憶する。一時記憶後、位置ずれ補正部１１２は、画像間のズレが補正された各画像データを合成し、１枚の適正露出の画像を生成する（ステップＳ７０２）。生成された適正露出の画像データは、記録部１１３へ記録される。

以上の動作を行うことにより、露光時間がフリッカ周期より短い場合、露光期間に照明光における照度の極大値が含まれ且つ極小値を排除される。一方、露光時間がフリッカ周期よりい長い場合、露光期間に含まれる照明光の照度の極小値が極大値より多く混入することを避けることができる。これらにより、被写体ブレを防止するために連続的に複数枚の低輝度画像を合成して１枚の適正露出画像を得る場合において、低輝度画像を合成しても十分な露出の画像が得られない不具合を避けることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、被写体ブレの起こりやすい露光時間かどうか判定するための閾値Ｔｃが、ＳＷ１押下前にあらかじめ設定されていた。これに対し、第２の実施形態では、前記閾値ＴｃをＳＷ１押下時におけるレンズの焦点距離に基づいて自動的に設定するものである。これにより、レンズの焦点距離長くなるにつれて大きくなる被写体ブレの発生傾向に対して、前記閾値Ｔｃの値が適切に設定されるようになる。

以下、本発明の第２の実施形態に係る電子スチルカメラについて説明する。なお、本実施形態の電子スチルカメラの全体構成は、第１の実施形態の場合と同じである。以下、第２の実施形態の電子スチルカメラの動作について説明する。

図８は第２の実施形態の電子スチルカメラの動作を説明するためのフローチャートである。以下、図８を参照して、電子スチルカメラの動作について説明する。なお、第１の実施形態と同じ動作を行う処理ステップには、同じ符号を付与している。

電子スチルカメラにおいて、レリーズスイッチ１１５のＳＷ１が押下されると、制御部１０１はレンズドライバ１０７を通じてズームレンズ１０２の撮影焦点距離ｆを収集する（ステップＳ８０１）。ステップＳ８０２では、制御部１０１は被写体ブレの起こりやすい露光時間かどうか判定するための閾値Ｔｃの値を設定する。前記閾値Ｔｃは、Ｔｃ＝１／ｆで算出される。このように設定されることで、おおよそ被写体ブレの影響を抑圧できる。なお、上述した算出方法は、固体撮像素子１０９の撮像領域が３５ｍｍフィルムの１コマと同等であることを想定した設定である。したがって、固体撮像素子の対角サイズが３５ｍｍフィルムの１コマの対角サイズと異なる場合は、前記焦点距離ｆの値を３５ｍｍフィルム換算した換算焦点距離ｆ’を代入すれば、同等の効果が得られる。ステップＳ３０１では、測距部１１８が測距を行い、測距結果に基づいてフォーカスレンズ１０３の合焦位置を算出し（ステップＳ３０１）、レンズドライバ１０７を通じてフォーカスレンズ１０３を合焦位置に移動させる（ステップＳ３０２）。移動後、制御部１０１は、フリッカ検出部１１７から送信された照明光の照度の平均照度に基づいて測光を行い、１回の撮像で適正露出が得られる第１の露光時間Ｔ１および絞り値が設定される（ステップＳ３０３）。続いて、ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で設定された絞り値に基づいて絞り１０８を制御する。制御後、制御部１０１は、測光結果に基づいて設定された第１の露光時間と前記閾値Ｔｃとを比較する（ステップＳ３０５）。もし、Ｔ１≧Ｔｃであれば、ステップＳ３０６へ進む。そうでなければ、ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０６では、撮像に用いる露光時間を、測光結果に基づいて設定された第１の露光時間Ｔ１より短い、第２の露光時間Ｔ２に変更する。一方、ステップＳ３０７では、第１の露光時間Ｔ１で撮像を行う。撮像動作は、固体撮像素子１０９で被写体像が光電変換され、その画像信号がＡ／Ｄ変換器１１０にてＡ／Ｄ変換され、画像処理部１１１にて輝度および色調の補正が施される、という手順で行なわれる。補正後、画像データは記録部１１３に記録される。ステップＳ３０８では、１枚の適正露出の画像を合成するために必要となる低輝度画像の撮像枚数である第１の撮像枚数ｋ１を算出する。第１の撮像枚数ｋ１は、１枚の適正露出の画像を得るのに必要な第１の露光時間Ｔ１を、第２の露光時間Ｔ２で割った値である。算出後、フリッカ検出部１１７にて、照明光のフリッカの検出を開始する（ステップＳ３０９）。検出後、照明光にフリッカが含まれているかどうかに応じて処理を切り替える（ステップＳ３１０）。

以上の動作を行うことにより、被写体ブレを防止するために連続的に複数枚の低輝度画像を合成し、１枚の適正露出画像を得る電子スチルカメラにおいて、レンズの焦点距離に応じて自動的に露光時間Ｔ２が短く設定される。このため、レンズの焦点距離が変化しても、被写体ブレの抑制効果を自動的に保つことができる。さらに、低輝度画像を合成しても十分な露出の画像が得られない不具合を避けることができる。

（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では、制御部１０１に現在時刻を管理するためのタイマーが設けられている。しかし、これに限らず、制御部１０１とフリッカ検出部１１７と撮像タイミング調整部１１４の間でタイミングの同期がとれる構成を設けておけば、省略しても差し支えない。

また、ズームモータ１０５やフォーカスモータ１０６をステッピングモータで構成していたが、これに限らず、ＤＣモータや超音波モータやその他各種の動力機構を用いても差し支えない。

また、記録部１１３をコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリで構成していたが、これに限らず、他の不揮発性の外部メモリやハードディスクなどを用いても差し支えない。

また、測距部１１８では位相差方式で測距を行っていたが、これに限らず、コントラストＡＦ（いわゆる山登りＡＦ）を用いても差し支えない。

また、ステップＳ３０３にて測光を行うが、ここで言う測光は、固体撮像素子による仮撮像結果に基づいた測光、あるいは外測センサによる測光、あるいはフリッカ検出部の光電変換素子を流用した測光など、各種の測光装置のいずれを用いても差し支えない。

また、フリッカ検出部１１７のサンプリング間隔を１［ｍｓｅｃ］としていたが、これに限らず、対象とする照明光の明滅周波数や要求する検出精度に応じて、サンプリング間隔を変更しても差し支えない。また、フリッカ検出部１１７のサンプリング期間を１０［ｍｓｅｃ］としていたが、これに限らず、対象とする照明光の明滅周波数や要求する検出精度に応じて、サンプリング期間を変更しても差し支えない。

また、ステップＳ４０２にて、照明光の光量の極大値と第１の撮像枚数ｋ１に基づいて第２の露光時間Ｔ２を算出していたが、これに限らず、照明光の光量の極大値と既に設定されている第１露光時間Ｔ１に基づいて新たな撮影枚数を算出しても差し支えない。

また、撮像タイミング調整部１１４では、タイミング発振器を水晶発振器で構成していたが、これに限らず、他の発振器であっても差し支えない。

そのほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を施しても差し支えない。

以上説明したように、上記の第１乃至第３の実施形態によれば、被写体ブレを防止するために連続的に複数枚の低輝度画像を合成して１枚の適正露出画像を得る電子スチルカメラにおいて、露光期間に照明光の照度の極小値が極大値より多く混入することを避けることができる。このため、低輝度画像を合成しても十分な露出の画像が得られない不具合を避けることができる。

また、上記効果に加えて、露光時間と照明光量の明滅周期の大小に応じて、撮像タイミングを調整することによるフリッカ抑制方法と、露光時間をフリッカ周期の自然数倍に変更して撮像枚数を再計算することによるフリッカ抑制方法を、自動で選択することができる。

また、上記効果に加えて、撮影時におけるレンズの焦点距離に応じて、被写体ブレを抑制する露光時間を自動的に設定することにより、撮像タイミングを調整することによるフリッカ抑制方法と、露光時間をフリッカ周期の自然数倍に変更して撮像枚数を再計算することによるフリッカ抑制方法を、レンズの焦点距離から間接的に自動選択することができる。

本発明によれば、フリッカを有する照明下で電子スチルカメラによる撮影を行う場合に、フリッカによる画質変化の影響と被写体ブレに起因する画質劣化の影響の双方を抑制することが可能となる。

（他の実施形態）
また、各実施形態の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した手順に対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の第１の実施形態に係わる電子スチルカメラの全体構成を示すブロック図である。フリッカ検出部の構成を示すブロック図である。第１の実施形態の電子スチルカメラの動作を説明するためのフローチャートである。撮像タイミングの調整を行う複数枚連続撮像動作を説明するためのフローチャートである。フリッカ周期に基づいて露光時間を変更する複数枚連続撮像動作を説明するためのフローチャートである。通常の複数枚連続撮像動作を説明するためのフローチャートである。複数枚の画像を合成する動作を説明するためのフローチャートである。第２の実施形態の電子スチルカメラの動作を説明するためのフローチャートである。従来の電子シャッタの制御方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１０１制御部
１１２位置ずれ補正部
１１４撮像タイミング調整部
１１７フリッカ検出部

Claims

被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、予め決められた露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る電子スチルカメラであって、
前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出手段と、
前記被写体を撮像するタイミングを調整する撮像タイミング調整手段とを具備し、
前記撮像タイミング調整手段は、前記第２の露光時間が、前記フリッカ検出手段により検出された前記照明光のフリッカの明滅周期より短い場合に、前記第２の露光時間の中心が前記照明光の光量が極大値を示すタイミングと略一致するように、前記被写体を撮像するタイミングを調整することを特徴とする電子スチルカメラ。
被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、予め決められた露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る電子スチルカメラであって、
前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出手段と、
前記被写体を撮像する露光時間を調整する露光時間調整手段とを具備し、
前記露光時間調整手段は、前記第２の露光時間が、前記フリッカ検出手段により検出された前記照明光のフリッカの明滅周期より長い場合に、前記第２の露光時間を前記フリッカの明滅周期の自然数倍となるように再調整することを特徴とする電子スチルカメラ。
被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、予め決められた露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る電子スチルカメラであって、
前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出手段と、
前記第２の露光時間の中心が前記照明光の光量が極大値を示すタイミングと略一致するように、前記被写体を撮像するタイミングを調整する撮像タイミング調整手段と
前記第２の露光時間が前記フリッカの明滅周期の自然数倍となるよう調整する露光時間調整手段と
前記フリッカ検出手段で検出されたフリッカの周期と第２の露光時間との大小を判定してその結果に応じて前記撮像タイミング調整手段と前記露光時間調整手段とを排他的に選択する選択手段と
を具備することを特徴とする電子スチルカメラ。
前記第１の露光時間と前記第２の露光時間とに基づいて、前記複数枚の画像の撮影枚数を決定する撮影枚数決定手段をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載の電子スチルカメラ。
前記フリッカ検出手段で得られた照明光の光量の最大値と前記複数枚の画像の撮影枚数とに基づいて、第２の露光時間よりも短い第３の露光時間を算出する露光時間再調整手段をさらに具備し、
前記選択手段にて前記撮像タイミング調整手段が選択された場合は、第３の露光時間に基づいて撮像を行うことを特徴とする請求項３に記載の電子スチルカメラ。
前記第２の露光時間を、前記電子スチルカメラに装着されるレンズの焦点距離に基づいて設定する露光時間設定手段をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載の電子スチルカメラ。
被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、予め決められた露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る撮像方法であって、
前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出工程と、
前記被写体を撮像するタイミングを調整する撮像タイミング調整工程とを具備し、
前記撮像タイミング調整工程は、前記第２の露光時間が、前記フリッカ検出工程により検出された前記照明光のフリッカの明滅周期より短い場合に、前記第２の露光時間の中心が前記照明光の光量が極大値を示すタイミングと略一致するように、前記被写体を撮像するタイミングを調整することを特徴とする撮像方法。
被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、予め決められた露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る撮像方法であって、
前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出工程と、
前記被写体を撮像する露光時間を調整する露光時間調整工程とを具備し、
前記露光時間調整工程は、前記第２の露光時間が、前記フリッカ検出工程により検出された前記照明光のフリッカの明滅周期より長い場合に、前記第２の露光時間を前記フリッカの明滅周期の自然数倍となるように再調整することを特徴とする撮像方法。
被写体の輝度に対して適正露出が得られる第１の露光時間が、予め決められた露光時間以上である場合に、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で複数枚の画像の撮影を行い、該複数枚の画像を合成して１枚の適正露出の画像を得る撮像方法であって、
前記被写体を照明する照明光のフリッカの状態を検出するフリッカ検出工程と、
前記第２の露光時間の中心が前記照明光の光量が極大値を示すタイミングと略一致するように、前記被写体を撮像するタイミングを調整する撮影タイミング調整工程と、
前記第２の露光時間が前記フリッカの明滅周期の自然数倍となるよう調整する露光時間調整工程と、
前記フリッカ検出工程で検出されたフリッカの周期と第２の露光時間との大小を判定してその判定結果に応じて前記撮像タイミング調整工程と前記露光時間調整工程とを排他的に選択する選択工程と
を具備することを特徴とする撮像方法。
前記第１の露光時間と前記第２の露光時間とに基づいて、前記複数枚の画像の撮影枚数を決定する撮影枚数決定工程をさらに具備することを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
前記フリッカ検出工程で得られた照明光の光量の最大値と前記複数枚の画像の撮影枚数とに基づいて、第２の露光時間よりも短い第３の露光時間を算出する露光時間再調整工程をさらに具備し、
前記選択工程にて前記撮像タイミング調整工程が選択された場合は、第３の露光時間に基づいて撮像を行うことを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
前記第２の露光時間を、前記電子スチルカメラに装着されるレンズの焦点距離に基づいて設定する露光時間設定工程をさらに具備することを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の撮像方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
請求項１３に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴とする記憶媒体。