JP2009147806A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周期性をもつ照明光源の周期よりも短い高速秒時で連続撮影しても、照明光源のフリッカーの影響を受けずに最適な撮影を行うことができる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像手段１０１からの画像データを演算処理して記録媒体１１５に記録させる画像処理手段とを有し、画像処理手段は、周期性をもつ照明光源のもとでの撮影時には、連続して撮像手段により撮影され、時系列に送られて来る画像データを順次記憶する複数のメモリ手段１１１，１１３と、複数のメモリ手段に記憶された各画像データから、照明光源のフリッカーによる画像障害の最も影響の少ない画像を選択する選択手段１０７，１０９と、選択された画像データを記録媒体に記録させる撮像制御手段１１６とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像手段と、該撮像手段からの画像データを演算処理する画像処理手段とを有する撮像装置に関するものである。

デジタルカメラで撮影をする際、蛍光灯や水銀灯を照明光源としてその下で撮影すると、撮影時のシャッタ速度あるいはセンサの電荷蓄積期間が短期間、特に電灯線の交流電源の周期よりも短期間であった場合、照明光源のフリッカーの影響を受ける。そのため、撮影された画像が暗くなる等して不具合が発生するときがあった（特許文献１）。

例えば、デジタルカメラのセンサにＣＣＤが使われていて、その画像データの撮像方式がフレームトランスファー方式と呼ばれる、１画面分の各画素のデータを一括して出力する方式であったとする。この場合、機械式シャッタや電子シャッタによらず、画像の露光時間（Ｔｉｍｅ Ｖａｌｕｅ）が１／４０００秒などのように、電灯線の交流電源の周期である１／５０秒あるいは１／６０秒よりも短い期間であるする。すると、図６に示されるように、画像データを撮像する際の電荷蓄積期間が図示の期間４０１に当たった場合には、照明光源のフリッカーの影響を受けて、画面全体が暗い画像が撮影されてしまう。

また同様に、デジタルカメラのセンサにＣＭＯＳセンサが使われていて、その画像データの撮像方式がスリットローリング方式と呼ばれる、１画面のうちの１ラインずつ各画素のデータとして読み出する方式であるとする。この場合、その電子シャッタ方式によって露光時間を制御すると、同様に露光時間が短い期間であり、１画面のうちの一部のラインにおいて、その電荷蓄積期間が、照明光源の電源の図６に示される期間４０１と同期してしまうとする。すると、図７に示されるように、１画面の中に暗い影の帯５０１が撮影されてしまう。
特開２００３−３２５５１号公報

以上で述べたように、蛍光灯や水銀灯などのような人工光源下において、デジタルカメラにより高速秒時で撮影する際、照明光源のフリッカーによる画像の不具合を発生するものであった。

（発明の目的）
本発明の目的は、周期性をもつ照明光源の周期よりも短い高速秒時で連続撮影しても、照明光源のフリッカーの影響を受けずに最適な撮影を行うことができる撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、被写体像を受光して電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段からの画像データを演算処理して記録媒体に記録させる画像処理手段とを有する撮像装置において、前記画像処理手段は、周期性をもつ照明光源のもとでの撮影時には、連続して前記撮像手段により撮影され、時系列に送られて来る前記画像データを順次記憶する複数のメモリ手段と、前記複数のメモリ手段に記憶された各画像データから、前記照明光源のフリッカーによる画像障害の最も影響の少ない画像を選択する選択手段と、前記選択された画像データを前記記録媒体に記録させる撮像制御手段とを有する撮像装置とするものである。

本発明によれば、周期性をもつ照明光源の周期よりも高速秒時で連続撮影しても、照明光源のフリッカーの影響を受けずに最適な撮影を行うことができる撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１および２に示す通りである。

図１は本発明の実施例１に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの画像データ処理系の全体構成を示す図である。

図１において、不図示の撮像レンズより結像された画像は、撮像制御部１１６からの撮影開始信号１１７に応じて、撮像素子１０１により撮影されてアナログの画像データ１０２として出力される。そして、Ａ／Ｄ変換器１０３によってデジタル画像データに変換され、次段の現像処理部１０５にて、コントラスト調整や色相、彩度調整やシャープネス処理などの各種画像処理が施される。そして、現像処理部１０５からＪＰＥＧデータとして８ビットの画像データ１０６が出力され、メモリ１１１とメモリ１１３のうちの一方、例えばメモリ１１１に記録される。また、次に撮影されて同様の処理が施されて来たＪＰＥＧデータである画像データ１０６は、今度は他方のメモリ１１３に記録される。

また、上記現像処理部１０５から出力される画像データ１０６のうち、輝度信号Ｙの成分はヒストグラム算出部１０７によりヒストグラムが算出される。ここでは１画面分の各画素毎の輝度信号Ｙをすべて積分してその合計の積分値をその画面のヒストグラムデータ１０８として出力される。出力されたヒストグラムデータ１０８は比較部１０９において次に撮影されて送られて来る画面のヒストグラムデータ１０８と比較され、その比較結果によって選択信号１１０が出力される。この選択信号１１０によって選択されなかった画面の画像データが記録されているメモリ１１１もしくはメモリ１１３の方の情報はリセットされ、次に撮影された画面のＪＰＥＧとしての画像データ１０６が記録される。その後は、撮像制御部１１６からの撮影終了信号１１７に応じて、メモリ１１３もしくはメモリ１１１に残っている画面のＪＰＥＧの画像データが記録媒体１１５に記録される。

本実施例のデジタルカメラは、以上のような動作をする構成になっている。

次に、上記構成のデジタルカメラを用いて、照明光源のフリッカーの影響を受けない撮影画像の記録について説明する。

図２は、照明光源の電源電圧の変化（周期Ｔ＝１／５０秒）と、撮影時のセンサの電荷蓄積のタイミングを示す図である。

撮像素子１０１としてＣＭＯＳセンサを用いたデジタルカメラにおいて、横方向１行ずつを順次読み出して行くローリングシャッタ方式での撮影を示している。そして、シャッタ速度Ｔｖが１／５００秒で連続撮影していて、照明光源の電源電圧が０．５周期変化する間に約４．５カット撮影をすることができる例を示している。

ここで、５カットの連続撮影を行い、その連続撮影のうち、第１カットである期間３０１で読み出された画像データを図３に示す。この時の画像データは、図３に示すように、第一ライン７０１から順次読み出される前半である１画面の下半分において、照明光源の電圧が比較的低い期間、すなわち照明が暗くなっている期間での被写体像を受けて電荷蓄積を行って撮像していることになる。その結果、撮影された画像は図４のような結果になる。なお、一般的にデジタル一眼レフカメラなどでの撮像光学系では、撮影する画像は上下逆像となるので、図３では上下逆に示している。

この第１カットの画像データは、図１においてはメモリ１１１の領域に一旦記録される。次の第２カットの期間に電荷蓄積が行われて画像データが読み出されると、この画面の画像データはメモリ１１３の領域に一旦記録される。

その後は上記したように、第１カットの画像データと第２カットの画像データのそれぞれの輝度信号成分より各画像のヒストグラムが求められる。ここでは、各画像の輝度信号成分の１画面全体の積分結果が求められる。詳しくは、まず、第１カットの画像データの輝度成分がヒストグラム算出部１０７にて全画素分の積分値として算出され、比較部１０９に送られる。次に、第２カットの画像データの輝度成分がヒストグラム算出部１０７にて全画素分の積分値として算出され、比較部１０９に送られる。そして、比較部１０９において、第１カットと第２カットの画像データの積分結果の大小が比較され、積分値の大きい方の画像データがどちらのカットであったかの情報が該比較部１０９より出力される。

上記比較部１０９からの、積分値の大きい方の画像データがどちらのカットであったかの情報はメモリ１１１およびメモリ１１３に入力され、その情報の示す方のカットの画像データが当該メモリに残る。また、積分結果の小さい方のカットの画像データが記録されているメモリからは該画像データは削除される。

このような処理は後から撮影される第３カット、第４カット、第５カットの画像データに対しても順次行われ、第５カットの画像データの比較結果が出力されたところで、撮影終了信号１１７が撮影制御部１１６よりメモリ１１１とメモリ１１３に送られる。それに対応して、最後までメモリ１１１あるいはメモリ１１３に残った画像データが読み出され、記録媒体１１５に送られて画像データとして該記録媒体１１５に記録される。

したがって、第１カットから第５カットまでのカットの中で、輝度成分の一画面分の積分値の最も大きいものが、照明光源のフリッカーの影響を受けていない画像データとして、記録媒体１１５に記録される。すなわち本実施例では、図２から明らかなように第３カットの画像データが、照明光源のフリッカーの影響を受けていない画像データとして、記録媒体１１５に記録される。

なお、一画面分の輝度信号成分の積分値を求めてカット毎のヒストグラムを比較する方法は、スリット式の機械シャッタを用いた高速連写による撮影でも、結果は近似しており、有効な手段である。

さらにまた、この方法は、ＣＣＤを用いたフレームトランスフォームによる画像データ撮像方式の撮像素子でも、撮影した画像の画面全体が均一に明暗が画面ごとに分かれ、この明暗で画面の優劣の比較を行うことになる。よって、一画面分の輝度信号成分の積分値を求めてカット毎のヒストグラムを比較する方法は同様に有効な手段である。

以上の実施例１におけるデジタルカメラは、不図示の撮像レンズを通った被写体像を受光して電気信号に変換する撮像素子１０１と、デジタル信号に変換された撮像素子１０１からの画像データを演算処理して記録媒体１１５に記録させる画像処理手段とを有する。

また、上記画象処理手段は、高速秒時で連続して撮像素子１０１により撮像され、時系列に送られて来る画像データを順次記憶する複数のメモリ１１１，１１３を有する。さらには、複数のメモリ１１１，１１３に記憶された各画像データから、照明光源の（例えば蛍光灯）のフリッカーによる画像障害の最も影響の少ない画像を選択する選択手段を有する。さらには、選択された画像データを記録媒体１１５に記録させる撮像制御部１１６とを有する。

また、上記選択手段は、高速秒時で連続撮影された各画像データのヒストグラムを測定して、最大を示すヒストグラムの画像データを、画像障害の最も影響の少ない画像として選択する、ヒストグラム算出部１０７および比較部１０９より構成される。

上記の高速秒時での連続撮影とは、蛍光灯などの交流電源の周期よりも高速秒時にて、シャッタの高速連続動作によって行う撮影である。あるいは、蛍光灯などの交流電源の周期よりも高速秒時にて、センサの高速読み出しの連続動作による撮影である。

以上のような構成とすることにより、蛍光灯や水銀灯などの人工光源下でのデジタルカメラの撮影において、高速秒時で画像を撮影しても、照明光源のフリッカーの影響を受けずに最適な撮影を行うことが可能なデジタルカメラを提供できる。

上記実施例１においては、撮像素子１０１で撮像された画像データを現像処理部１０５において現像処理した後のデータに対してヒストグラムを求めている。そのため、所望の画像データを得て記録媒体１１５に記録するまでの処理時間が長くなってしまう。これに対して有効な構成を図５に示す。

図５は本発明の実施例２に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの画像データ処理系の全体構成を示す図である。なお、図５では２００番台の符号を付してあるが、十の桁と一の桁の番号が図１と同じものは図１と同じ機能を有するものであり、その詳細は省略する。

図５においては、撮像素子２０１であるＣＭＯＳセンサがＲＧＢのカラーフィルターで構成されているとする。この場合、撮像素子２０１で撮像され、Ａ／Ｄ変換器２０３でＡ／Ｄ変換されたデジタル画像データ２０６は生データの状態で一旦メモリ２１１に記録される。そして、生データのうちのＧ（グリーン）成分の画像データがヒストグラム算出部２０７に送られ、ここで一画面分のグリーン画素の積分値が求められ、次段の比較部２０９にて各画面毎の積分値の大小が比較される。以後は上記実施例１とほぼ同様の処理が行われる。

以上の構成とすることにより、所望の画像データを得て記録媒体１１５に記録するまでの処理時間を短くしつつ、高速秒時で画像を撮影しても、照明光源のフリッカーの影響を受けずに最適な撮影を行うことを可能とするデジタルカメラを提供できる。

（本発明と実施例の対応）
撮像素子１０１，２０１が本発明の撮像手段に相当し、ヒストグラム算出部１０７，２０７および比較部１０９，２０９が本発明の選択手段に相当する。また、メモリ１１１，１１３，２１１，２１３が、本発明の、周期性をもつ照明光源のもとでの撮影時では、連続して撮像手段１０１により撮影され、時系列に送られて来る画像データを順次に記憶する複数のメモリ手段に相当する。また、撮影制御部１１６，２１６が本発明の撮影制御手段に相当し、記録媒体１１５，２１５が本発明の記録媒体に相当する。また、上記選択手段、記憶手段、撮像手段および現像処理部１０５，２０５が本発明の画像処理手段に相当する。また、蛍光灯や水銀灯が、本発明の、周期性をもつ照明光源に相当する。

本発明の実施例１に係る撮像装置の画像処理系を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る撮像装置における照明光源の電源電圧の変動と画像データを得るための電荷蓄積のタイミングを示す図である。 本発明の実施例１に係る撮像装置における画像データを読み出す順序を説明するための図である。 本発明の実施例１に係る撮像装置において照明光源の電源電圧の変動と画像データを得るための電荷蓄積のタイミングによって光源のフリッカーの影響が現れることを説明する図である。 本発明の実施例２に係る撮像装置の画像処理系を示すブロック図である。 従来例における照明光源の電源電圧の変動と画像データを得るための電荷蓄積のタイミングを示す図である。 従来例の説明をするための、照明光源の電源電圧の変動と画像データを得るための電荷蓄積のタイミングによって光源のフリッカーの影響が現れることを説明する図である。

符号の説明

１０１ 撮像素子
１０５ 現像処理部
１０７ ヒストグラム算出部
１０９ 比較部
１１１ メモリ
１１３ メモリ
１１５ 記録媒体
１１６ 撮像制御部
２０１ 撮像素子
２０５ 現像処理部
２０７ ヒストグラム算出部
２０９ 比較部
２１１ メモリ
２１３ メモリ
２１５ 記録媒体
２１６ 撮像制御部

Claims (4)

1. 被写体像を受光して電気信号に変換する撮像手段と、
   前記撮像手段からの画像データを演算処理して記録媒体に記録させる画像処理手段とを有する撮像装置において、
   前記画像処理手段は、周期性をもつ照明光源のもとでの撮影時には、連続して前記撮像手段により撮影され、時系列に送られて来る前記画像データを順次記憶する複数のメモリ手段と、
   前記複数のメモリ手段に記憶された各画像データから、前記照明光源のフリッカーによる画像障害の最も影響の少ない画像を選択する選択手段と、
   前記選択された画像データを前記記録媒体に記録させる撮像制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記選択手段は、撮影された各画像データのヒストグラムを測定して、最大を示すヒストグラムの画像データを、画像障害の最も影響の少ない画像として選択することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記メモリ手段は、前記照明光源の周期よりも短い高速秒時にて、シャッタの高速連続動作を行う撮影である場合に、時系列に送られて来る前記画像データを順次記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記メモリ手段は、前記照明光源の周期よりも短い高速秒時にて、前記撮像手段の高速読み出しの連続動作を行う撮影である場合に、時系列に送られて来る前記画像データを順次記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。

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