JP2010154171A - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動作レスポンスの低下を抑制し表示フリッカの発生を抑制した撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体輝度に基づいてフレームレートを設定し、光源フリッカに起因して画像表示部に表示フリッカが発生する場合には、フレームレートが光源フリッカの周波数以上である場合には、露光時間をフレームレートの逆数に略等しい値に設定し、フレームレートが光源フリッカの周波数よりも小さい場合には、露光時間を光源フリッカの周波数の逆数に自然数を乗算した値と略等しい値に設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は撮像装置および撮像方法に関するものである。

商用交流電源からの電力を得て発光する非インバータ式蛍光灯などのような、電源周波数の２倍の周波数で明滅を繰り返す光源による照明下で被写体を動画撮影すると、撮影中に表示されるモニタ画像、あるいは再生画像がちらついて見えることが知られている。また、デジタルスチルカメラにおいて、撮影中に表示装置に表示されるスルー画（ライブビュー）が照明光の明滅の影響を受け、ちらつきを生じることがある。上述した照明光源の明滅も、明滅する照明光源のもとで撮影をした結果生じるちらつきも、フリッカと称される。本明細書中では、これらを区別する必要がある場合に、照明光源の明滅を光源フリッカ、撮像装置の表示画面上で生じるちらつきを表示フリッカと称する。

表示フリッカを低減する技術としては、以下に説明する２つの方法がよく知られている。１つの方法は、照明光源の明滅周期に対応（同期）して、画像取り込み時のフレームレート、あるいはシャッタ速度（＝１／撮像素子の露光時間）を調節する方式である。本明細書中では、この方式を「シャッタ／フレーム補正方式」と称する。もう１つの方法は、撮像素子から出力される画像信号中から周期的な明滅を検出して、その明滅を打ち消すようにゲインを周期的に変化させる方式である。本明細書中ではこれを「ゲイン補正方式」と称する。

シャッタ／フレーム補正方式に属するものとして、特許文献１〜４に開示されるものがある。特許文献１には、光源フリッカの周期に対応して電荷蓄積時間（シャッタ速度）を変化させるものが開示されている。特許文献２には、フレームレートを変化させるものが開示されている。また、特許文献３には、光源フリッカの周期とカメラの垂直同期の周期とに応じて特定の時間の画像を蓄積しておき、その画像中から特定のもののみを選択して出力するものが開示されている。さらに、特許文献４には、放電灯の点灯周期Ｔ以上の時間にわたって撮影して得た複数枚の画像データを用い、画像内の同じ位置の画素ごとに平均をとってフリッカの影響を減ずるものが開示されている。

また、ゲイン補正方式に属するものとして、特許文献５〜７に開示されるものがある。特許文献５には、映像信号を増幅する際のゲインを適応的に変化させるものが開示されている。特許文献６には、撮像素子から得られる入力映像信号のスペクトルを抽出し、抽出した成分からフリッカを推定して、フリッカ成分を打ち消すように入力映像信号を処理するものが開示される。また、特許文献７には、ＭＯＳ型撮像素子等の、フリッカの影響がフィールド内の走査位置によって異なるものとなる撮像素子から出力される信号を水平方向に積分し、その積分値の垂直方向に沿う分布からフリッカ成分を計算し、撮像素子から出力される信号に対して、計算されたフリッカ成分に基づいて補正をするものが開示されている。
特開平１１−２０５６５８号公報 特開２００２−１６５１４１号公報 特開平９−２７０９５０号公報 特開２００４−１７３０１６号公報 特開平２−２６０９７７号公報 特開２００４−２２２２２８号公報 特開平１１−１２２５１３号公報

しかし、上述したシャッタ／フレーム補正方式に関連する技術のうち、特許文献１〜３に開示されるものでは、光源フリッカの周波数に合わせたシャッタ速度／蓄積時間での撮像が必要となる。シャッタ速度をフリッカ周波数に合わせて固定することは撮像に際しての露光量設定の自由度が減るのに加え、フレームレートを光源フリッカの周波数に合わせて変える必要がある。例えば、光源フリッカの周波数が１００Ｈｚの場合、元来３０ｆｐｓでの読み出しが可能な撮像素子であっても、２０ｆｐｓにまで下げる必要がある。特に撮像素子から出力される信号に画像処理を施して最良の合焦ポイントを見つけ出すコントラスト方式の自動焦点調節（ＡＦ）では、フレームレートが低下するとコントラスト検出のためのサンプリング時間間隔が伸びて合焦完了までに要する時間が長くなる（撮像装置のレスポンスが低下する）といった問題がある。

また、引用文献４に開示されるものでは、高いフレームレートで撮像して得られた複数の画像を一時的に蓄積するために高い画像処理負荷が生じ、常に多くのメモリ領域を確保しておくことが必要となる。また、表示フリッカがあまり出ない、あるいは気にならない状況でも表示フリッカ除去の処理が常に行われるため、表示フリッカ除去の処理によって画像の出力レートが低下することが問題となることがある。

また、特許文献５から７に開示されるゲイン補正方式では、画像信号増幅の際のゲインを増すことによりノイズが増すことがある。以上に説明した表示フリッカ低減方法は、ある状況においては一定の効果が得られるものの、ときには表示フリッカ低減処理が原因でカメラの動作レスポンスが低下したり、表示フリッカは低減できてもノイズが目立ったりすることが問題となることがある。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたもので、被写体を取り巻く照明環境の状況に応じて、その状況に適した処理を行うことにより、撮像装置の動作レスポンスを最大限に維持して撮像装置の操作性を高めつつ、光源フリッカの影響を最小限に抑制可能とすることを目的とする。

本発明のある態様は、撮像装置において、被写体の光学像に基づく画像信号を生成し、複数種類の読み出しフレームレートの中から所望の読み出しフレームレートで画像信号をフレーム読み出し方式で読み出すことが可能な撮像素子と、被写体輝度に基づいて、読み出しフレームレートを設定するフレームレート設定部と、画像信号に基づく画像を表示する画像表示部と、光源フリッカの有無と、光源フリッカの周波数とを検出する光源フリッカ検出部と、画像表示部に表示される動画中に光源フリッカに起因して表示フリッカが生じるかどうか判定する表示フリッカ判定部と、光源フリッカに起因して画像表示部に表示フリッカが生じると判定された場合に、表示フリッカの発生を抑制する表示フリッカ抑制部と、を備え、表示フリッカ抑制部は、読み出しフレームレートが光源フリッカの周波数以上である場合には、露光時間をフレームレートの逆数に略等しい値に設定し、読み出しフレームレートが光源フリッカの周波数よりも小さい場合には、露光時間を光源フリッカの周波数の逆数に自然数を乗算した値と略等しい値に設定することを特徴とする。

本発明の別の態様は、被写体の光学像に基づく画像信号を生成し、複数種類の読み出しフレームレートの中から所望の読み出しフレームレートで画像信号をフレーム読み出し方式で読み出す撮像素子を用いて撮像する撮像方法において、被写体輝度に基づいて、読み出しフレームレートを設定し、光源フリッカの有無と、光源フリッカの周波数とを検出し、画像信号に基づく画像を表示する画像表示部に表示される動画中に光源フリッカに起因して表示フリッカが生じるかどうか判定し、光源フリッカに起因して画像表示部に表示フリッカが生じると判定された場合に、表示フリッカの発生を抑制し、表示フリッカの発生を抑制する場合には、読み出しフレームレートが光源フリッカの周波数以上である場合には、露光時間をフレームレートの逆数に略等しい値に設定し、読み出しフレームレートが光源フリッカの周波数よりも小さい場合には、露光時間を光源フリッカの周波数の逆数に自然数を乗算した値と略等しい値に設定することを特徴とする。

これら態様によれば、画像表示部に動画を映す場合に、撮像装置の動作レスポンスの低下を抑制しつつ、光源フリッカに起因する表示フリッカの発生を抑制することができる。

本発明によると、表示フリッカの発生を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の概略的構成を説明するブロック図である。

撮像装置１００は、撮影レンズ１０２と、撮像素子１０４と、画像信号処理部１１２と、タイミング発生部１１４と、画像表示部１１６と、メモリ制御部１１８と、メモリ１２０と、ＣＰＵ１２２と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２６と、記憶媒体１２８と、システムバス１３０とを有する。画像信号処理部１１２は、同時化処理部１０６と、表示フリッカ低減処理部１０８と、画像処理部１１０とを有する。

撮影レンズ１０２は、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳイメージセンサで構成される撮像素子１０４の撮像面上に被写体像を形成する。撮影レンズ１０２は、ＣＰＵ１２２からの信号に基づいて駆動モータなどのアクチュエータ（図示せず）により光軸に沿って移動する。ＣＰＵ１２２によってこの移動が制御され、撮像素子１０４における被写体像の合焦調整が行われる。本明細書中では、撮像素子１０４は内部にＣＤＳ、Ａ／Ｄ変換等の処理ブロックを有してディジタルの画像信号を出力可能なＣＭＯＳイメージセンサであるものとして説明をする。

撮像素子１０４から出力されるディジタルの画像信号は、メモリ制御部１１８を介してメモリ１２０に一時的に保管される。メモリ１２０は、画像信号処理部１１２が画像処理を行う際のバッファメモリとしても用いられるので、書き込み・読み出しの速度が速いことが望ましく、例えばＤＲＡＭで構成することが可能である。メモリ１２０へは、システムバス１３０を介して撮像素子１０４、画像信号処理部１１２、ＣＰＵ１２２、画像表示部１１６がアクセス可能に構成される。メモリ制御部１１８は、上述した構成要素からのメモリアクセス要求を調停する機能を有する。

画像信号処理部１１２は、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）等で構成することが可能である。この画像信号処理部１１２は、撮像素子１０４から出力されてメモリ１２０に一時的に保管されたディジタルの画像信号に同時化（デモザイク処理）、ホワイトバランス調整、階調・レベル補正、アンシャープマスク、シェーディング補正等の処理をしてディジタルの画像データを生成するのに加え、以下に説明する３つの処理を含む処理を実行可能に構成される。すなわち、１つは、撮影時にスルー画を生成して画像表示部１１６に表示する処理（スルー画表示処理）である。もう１つは、撮像素子１０４から読み出された画像信号をもとに記録用の画像データを生成し、それを記録する処理（画像記録処理）である。そしてもう１つは、記録された画像データを読み出して、その画像データに基づく画像を画像表示部１１６で表示する処理（再生表示処理）である。上記スルー画表示処理に際して、後で詳しく説明する表示フリッカ低減処理が表示フリッカ低減処理部１０８で必要に応じて実行される。

画像信号処理部１１２が画像記録処理を行う際には、画像信号処理部１１２によって生成された画像データが必要に応じてＪＰＥＧ圧縮され、インターフェース１２６を介して記憶媒体１２８に記録される。この記憶媒体１２８としては様々なものを用いることが可能である。一例として、記憶媒体１２８はフラッシュメモリで構成することが可能で、撮像装置１００に内蔵されるものであっても、撮像装置１００に対して着脱可能に構成されるものであってもよい。

画像表示部１１６は、カラー液晶表示（ＬＣＤ）パネルまたは有機ＥＬ（ＯＥＬ）ディスプレイパネルなどで構成される表示素子１１６Ｄと、画像信号処理部１１２の上述した処理の内容に応じた画像を表示素子１１６Ｄに表示する処理を行う表示制御部１１６Ｃとを有する。表示素子１１６Ｄとしては、小型のディスプレイパネルに表示される画像を、拡大光学系を介して覗くＥＶＦ（＝Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ）であってもよいし、撮像装置１００の背面や側面等に設けられたモニタ表示パネルであってもよい。あるいは、これらのＥＶＦ、モニタ表示パネルを両方とも有していて、撮影者がどちらを用いるか選択可能に構成されていてもよい。

ＣＰＵ１２２は、メモリ１２０に格納されたプログラムを読み込むことで撮像装置１００の動作を全体的に統括して制御する機能を有する。例えば、自動露光に係る測光、露光量演算等の一連の動作、フラッシュユニット用メインコンデンサの充電、フラッシュの発光量調節、撮影レンズ１０２のズーム駆動、フォーカシング、撮影者による撮影モードの設定操作受付、画像表示部１１６への制御信号の送出、シャッタ（不図示）の開閉、絞り（不図示）の開度の制御等を行う。ＣＰＵ１２２はまた、画像信号処理部１１２の動作を統括制御する機能を有し、画像処理部１１０に対して上述したスルー画表示処理、画像記録処理、および再生表示処理のいずれかを行うように指令を発する。後述する表示フリッカ低減処理も、画像信号処理部１１２はＣＰＵ１２２からの指令に基づいて実行する。ＣＰＵ１２２はさらに、光源フリッカ検出部１２２ａと表示フリッカ低減処理方法選択部１２２ｂとを有しており、画像信号処理部１１２がスルー画表示の動作を行う際に撮像素子１０４から出力される画像信号中から周期的な輝度の変動を検出して光源フリッカの有無およびフリッカの周波数（電源周波数）を検出して表示フリッカが生じるか否かの判定を行う。これらの光源フリッカ検出部１２２ａおよび表示フリッカ低減処理方法選択部１２２ｂについては、後述するプログラムによって実施される。

ところで、撮像素子１０４は、スルー画を表示する際に、読み出しフレームレートを被写体輝度や撮像素子１０４の感度等に応じて、複数種類の読み出しフレームレートの中から所望の読み出しフレームレート［フレーム／秒］で画像信号をフレーム読み出し方式で読み出すことが可能に構成されている。すなわち、被写体輝度が比較的高い場合、撮影レンズ１０２の設定Ｆ値が小さい場合、あるいは撮像素子１０４の感度が比較的高く設定されている場合には、１フレーム分の画像信号を読み出す前に行われる電荷蓄積の動作に要する時間は短くなる。この場合、１フレーム分の画像信号を得るのに必要な時間は比較的短くなるので、読み出しフレームレートを比較的高く設定することが可能となる。また、ＣＰＵ１２２は温度センサ１３１によって検出された撮像素子１０４の温度に基づいて、フレームレートを設定する。ＣＰＵ１２２は、上述した処理を行う機能に加えて、撮像素子１０４の読み出しフレームレートが現状でどのような値［フレーム／秒］に設定されているか、把握する機能を有している。

システムバス１３０は、上述した構成要素間で制御信号やデータを転送する際に用いられる。タイミング発生部１１４は、撮像素子１０４から画像信号を読み出すタイミングおよび画像表示部１１６の表示素子１１６Ｄ上に表示される画像（動画）の書き換え（表示更新）タイミングを制御する。

以下、画像信号処理部１１２およびＣＰＵ１２２での処理内容を中心に、本発明に係る撮像装置１００について説明をする。図２は、ＣＰＵ１２２で実行されるスルー画像（ライブビュー）表示処理の手順を概略的に示すフローチャートである。図２に示される処理は、撮像装置１００が撮影モードに設定されているときに、ソフトウェアタイマ等によって略一定の周期で呼び出されて繰り返し実行される。あるいは、上記撮影モードに設定されているときにタイミング発生部１１４から発せられる信号に基づいて繰り返し呼び出されて実行されるものであってもよい。

ステップＳ１００では、撮像により得られた画像信号に基づいて、被写体輝度に応じた読み出しフレームレートを設定する。ライブビューはリアルタイム性が要求されるので読み出しフレームレートは３０ｆｐｓ以上が良く、暗い場合は電気的に画像データを増幅させて輝度を適正にするのが好ましい。

ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１２２は、温度センサ１３１によって撮像素子１０４の温度Ｔを検出する。

ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１２２は、ステップＳ１０１で検出した温度Ｔと所定温度Ｔ１とを比較する。そして、温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合には、ステップＳ１０３へ進む。また、温度Ｔが所定温度Ｔ１以下である場合には、ステップＳ１０４へ進む。所定温度Ｔ１は、ステップＳ１００によって設定した読み出しフレームレートに基づいて設定される。所定温度Ｔ１は、例えば図４に示す各読み出しフレームレートに対応する設定可能な温度範囲の上限温度に設定される。撮像素子１０４の温度が高くなると、撮像素子１０４から出力される画像信号のノイズが大きくなる。そのため、各読み出しフレームレートに対応する設定可能な温度範囲の上限温度は、画像信号に混入するノイズが多くならないように予め設定される。つまり、所定温度Ｔ１は、画像信号のノイズが大きくならないように設定される。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１２２は、撮像素子１０４の読み出しフレームレートが小さくなるように読み出しフレームレートを変更する。これにより撮像素子１０４の温度上昇を抑制することができる。例えば図４に示すように読み出しフレームレートが設定される場合に、例えばステップＳ１００によって設定した読み出しフレームレートが１８０［フレーム／秒］であった場合には、読み出しフレームレートを１段階小さい１２０［フレーム／秒］に設定する。なお、読み出しフレームレートの変更は、これに限られることはなく、例えば２段階小さい読み出しフレームレートに変更しても良い。

ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１２２は、撮像素子１０４から出力される画像信号をもとに光源フリッカ検出を行う。具体的には、ＣＰＵ１２２は撮像素子１０４から上述した読み出しフレームレートで繰り返し読み出されてメモリ１２０に一時的に記憶される画像信号のレベルの時間経過に伴う変動をモニタする。そして、ＣＰＵ１２２によって、画像信号中に含まれる被写体輝度変動の周期を検出する。なお、ここではＣＰＵ１２２による光源フリッカ検出処理とは別に、撮像素子１０４から出力された画像信号に対してデモザイク等の処理をして画像データを生成する処理が画像信号処理部１１２内の同時化処理部１０６で実行される。画像信号処理部１１２（同時化処理部１０６）で生成された画像データは、メモリ１２０内に画定されたフレームメモリ領域に記憶される。

ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１２２は、光源フリッカの有無を判定し、光源フリッカがあると判定された場合にはその光源フリッカの周波数（周期）の検出結果に基づき、表示フリッカが生じるか否かの判定を行う。すなわちＣＰＵ１２２は、商用電源の周波数である、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの倍の周波数（１００Ｈｚ、１２０Ｈｚ）の信号変動成分が、撮像素子１０４から出力される画像信号中に含まれていることを検出すると、表示フリッカが発生すると判定する。表示フリッカが発生すると判定されるとステップＳ１０６へ進む。また表示フリッカが発生しないと判定されるとステップＳ１０８へ進む。以上のステップＳ１０５の処理が図１の光源フリッカ検出部１２２ａに対応する。なお、光源フリッカが無いと判定されると、表示フリッカは発生しないと判定される。

ステップＳ１０５での判定が肯定された場合、すなわち光源フリッカがあると判定されてその周期が特定され、表示フリッカを生じると判定された場合には、ステップＳ１０６において、ＣＰＵ１２２は表示フリッカ低減処理方法選択の処理を行う。ここでの処理については後で詳述する。

ステップＳ１０７において、ＣＰＵ１２２は、ステップＳ１０６で選択された表示フリッカ低減処理方法選択の処理に基づいて表示フリッカ低減処理を行うように、画像信号処理部１１２に指令を発する。画像信号処理部１１２で実行される表示フリッカ低減処理についても後で詳述する。

ステップＳ１０５での判定が否定された場合、すなわち光源フリッカが無いと判定された場合には、ステップＳ１０８において、ＣＰＵ１２２は蓄積時間として通常の蓄積時間を設定する。

ステップＳ１０９において、ＣＰＵ１２２は、画像信号処理部１１２に画像処理の指令を発する。画像信号処理部１１２内の画像処理部１１０は、ＣＰＵ１２２からの指令を受けて、画像データ（ステップＳ１０５での判定が肯定された場合にはステップＳ１０７で表示フリッカ低減処理がなされた画像データ、ステップＳ１０５での判定が否定された場合には表示フリッカ低減処理がなされていない画像データ）にホワイトバランス補正、ガンマ補正等の処理を施す。

ステップＳ１１０において、ＣＰＵ１２２は、画像表示部１１６に画像表示処理の指令を発する。画像表示部内の表示制御部１１６Ｃは、ＣＰＵ１２２から上述した指令を受け、メモリ１２０内に記憶されている表示用画像データに基づく画像を表示素子１１６Ｄに表示する。以上に説明したステップＳ１００からステップＳ１１０の処理を経てＣＰＵ１２２は図２の処理を完了する。

次に、ステップＳ１０６の表示フリッカ低減処理方法選択の処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２００において、ＣＰＵ１２２は、撮像素子１０４の読み出しフレームレートの値ＦＰＳ［フレーム／秒］と、ステップＳ１０５で検出された光源フリッカの周波数の値Ｆｒ［Ｈｚ］とを比較する。そして、ＦＰＳがＦｒ以上であると判定されるとステップＳ２０１に進み、ＦＰＳがＦｒを下回っていると判定されるとステップＳ２０２に進む。なお、ステップＳ１０３によって、フレームレートが変更されている場合には、変更された後のフレームレートの値ＦＰＳ［フレーム／秒］と、光源フリッカの周波数の値Ｆｒ［Ｈｚ］とを比較する。

ステップＳ２０１において、ＣＰＵ１２２は、撮像素子１０４の蓄積時間（電子シャッタの秒時）ｔ［秒］を、撮像素子１０４の読み出しフレームレートの値ＦＰＳ［フレーム／秒］の逆数に略等しい値とする処理方法を選択する。そしてＣＰＵ１２２は画像信号処理部１１２および画像表示部１１６に対して読み出しフレームレートの値ＦＰＳ［フレーム／秒］は光源フリッカの周波数の値Ｆｒ［Ｈｚ］以上であることを伝える。その結果、表示素子１１６Ｄには、読み出しフレームレートと略等しい表示フレームレートで動画が表示される。この場合、表示フリッカの周波数は光源フリッカの周波数とほぼ等しくまたは大きくなる。そのため、人が正常点灯している蛍光灯を見てもフリッカを殆ど感じないのと同様に、表示素子１１６Ｄに表示される動画像に表示フリッカを感じることは殆ど無い。

ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１２２は、撮像素子１０４の蓄積時間ｔ［秒］を、光源フリッカの周波数の値Ｆｒ［Ｈｚ］の逆数に自然数Ｎ（Ｎ＝１、２、３・・・）を乗じた値に略等しい値とする処理方法を選択する。そしてＣＰＵ１２２は、画像信号処理部１１２および画像表示部１１６に対して読み出しフレームレートの値ＦＰＳ［フレーム／秒］は光源フリッカの周波数の値Ｆｒ［Ｈｚ］を下回っていることを伝える。その結果、表示素子１１６Ｄには、読み出しフレームレートと略等しい表示フレームレート、あるいは予め定められる複数の表示フレームレート（例：６０、３０、１５［フレーム／秒］）のうち、設定された蓄積時間ｔの長さに応じて適宜の表示フレームレートで動画が表示される。ステップＳ２０２での処理によって、光源フリッカ１周期分の自然数倍の時間にわたって蓄積が毎回行われ、フレーム読み出しが行われるので、表示される動画を構成する各フレーム間で光源フリッカが原因の明度の変動が抑制される。このようにして、光源フリッカの影響を抑制することが可能となる。

上述したステップＳ２０１またはステップＳ２０２の処理を終えて図３に示される表示フリッカ低減処理方法選択の処理が完了する。なお、以上に説明した処理によって、撮像素子１０４の蓄積時間ｔ［秒］は読み出しフレームレートの値ＦＰＳ［フレーム／秒］の逆数、またはフリッカの周波数の値Ｆｒ［Ｈｚ］の逆数に自然数Ｎ（Ｎ＝１、２、３、・・・）を乗じた時間に固定されてしまう。これによって生じる露光量の過不足は、撮影レンズ１０２の絞り（不図示）や、撮像素子１０４で設定されるゲインを調節することが望ましい。

次に、ＣＰＵ１２２によって実行されるステップＳ１０７によって行う表示フリッカ低減処理によって撮像素子１０４の蓄積時間ｔ［秒］が決定される様子を図４を用いて説明する。図４の（ａ）は、光源フリッカの周波数が１００Ｈｚ（電源周波数が５０Ｈｚ）の場合の例を、（ｂ）は、光源フリッカの周波数が１２０Ｈｚ（電源周波数が６０Ｈｚ）の場合の例を示す。

図４（ａ）において、読み出しフレームレートの値ＦＰＳが２４０、１８０、１２０［フレーム／秒］の場合、すなわち光源フリッカの周波数の値である１００以上の場合には、それぞれの読み出しフレームレートに対応して蓄積時間ｔは１／２４０秒、１／１８０秒、１／１２０秒、すなわち読み出しフレームレートの値の逆数に設定される。一方、読み出しフレームレートの値ＦＰＳが９０、６０、４５［フレーム／秒］などの場合、すなわち光源フリッカの周波数の値である１００を下回る場合には、蓄積時間ｔは光源フリッカの周波数の値１００［Ｈｚ］の逆数に自然数Ｎ（Ｎ＝１、２、３、・・・）を乗じた値である１／１００秒、１／５０秒、１／２５秒に設定される。なお、図４（ａ）においては、低輝度時の蓄積時間ｔを１／２５［秒］とする例までしか示していないが、被写体輝度がさらに低下した場合や撮像素子１０４の等価１ＳＯ感度が低く設定された場合には蓄積時間ｔを１／１２．５［秒］などといった長さに設定することができる。また、蓄積時間ｔは、図４（ａ）ではフレームレートが４５［フレーム／秒］の場合には、蓄積時間ｔを１／５０［秒］としているが、これに限られることはなく、例えば１／１００［秒］としても良い。蓄積時間ｔは、撮影レンズ１０２の絞りや、撮像素子１０４で設定されるゲインにより、露光不足を調整可能な時間で設定される。

図４（ｂ）において、読み出しフレームレートの値ＦＰＳが２４０、１８０、１２０［フレーム／秒］の場合、すなわち光源フリッカの周波数の値である１２０以上の場合には、それぞれの読み出しフレームレートに対応して蓄積時間ｔは１／２４０秒、１／１８０秒、１／１２０秒、すなわち読み出しフレームレートの値の逆数に設定される。一方、読み出しフレームレートの値ＦＰＳが９０、６０、４５［フレーム／秒］などの場合、すなわち光源フリッカの周波数の値である１２０を下回る場合には、蓄積時間ｔは光源フリッカの周波数の値１２０［Ｈｚ］の逆数に自然数Ｎ（Ｎ＝１、２、３、・・・）を乗じた値である１／１２０秒、１／６０秒などに設定される。図４（ｂ）に示すケースにおいても、図４（ａ）を参照して説明したのと同様に、被写体輝度がさらに低下した場合や撮像素子１０４の等価１ＳＯ感度が低く設定された場合には蓄積時間ｔを１／３０秒などに設定することができる。また、蓄積時間ｔは図４（ａ）と同様に図４（ｂ）に示した時間に限定されることはない。

以上に説明したように、本実施形態に係る撮像装置によれば、読み出しフレームレートの値ＦＰＳ［フレーム／秒］が光源フリッカの周波数の値Ｆｒ［Ｈｚ］以上の場合には、撮像素子１０４での蓄積時間ｔ［秒］を読み出しフレームレートの値ＦＰＳ［フレーム／秒］の逆数に略等しい値とする処理方法を選択する。また、読み出しフレームレートの値ＦＰＳ［フレーム／秒］が光源フリッカの周波数の値Ｆｒ［Ｈｚ］を下回る場合には、撮像素子１０４での蓄積時間ｔ［秒］を光源フリッカの周波数の値Ｆｒ［Ｈｚ］の逆数に自然数Ｎ（Ｎ＝１、２、３、・・）を乗じた値に略等しい値とする処理方法を選択する。このように表示フリッカ低減処理方法を選択することにより、被写体輝度の高低に応じて撮像装置１００の動作のレスポンス（オートフォーカス動作、動く被写体に対するスルー画像の応答性等）を最大限に維持しつつ表示フリッカを抑制することが可能となる。

なお、オートフォーカス動作中では、表示フリッカが発生する場合でもフレームレートに変更を行わず、所定のフレームレートとする。所定のフレームレートは、予め設定されたオートフォーカス用のフレームレートである。これにより、表示フリッカが発生するような場合でも、オートフォーカスを素早く行うことができる。

本実施形態の効果について説明する。

表示フリッカが生じると判定されると、フレームレートがフリッカ周波数以上である場合には撮像素子１０４の蓄積時間をフレームレートの逆数と略等しい値とし、フレームレートがフリッカ周波数よりも小さい場合には撮像素子１０４の蓄積時間をフリッカ周波数の逆数に自然数を乗算した値と略等しい値とする。これにより、表示フリッカが撮影者などに認識される場合にのみ蓄積時間を変更することで、撮像装置の動作レスポンスの低下を抑制し、表示フリッカの発生を抑制することができる。

また、オートフォーカスを行っている場合には、被写体輝度に関わらずフレームレートを所定フレームレートとすることで、オートフォーカスを素早く行うことができる。

また、撮像素子１０４の温度を温度センサ１３１によって検出し、撮像素子１０４の温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合には、被写体輝度などによって設定されたフレームレートを小さくするように変更する。これにより、撮像素子１０４の温度が高くなり、画像信号のノイズが増加することを抑制することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本発明の実施形態の撮像装置を示す概略ブロック図である。 本発明のスルー画像表示処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の表示フリッカ低減処理方法選択の処理を示すフローチャートである。 本発明の蓄積時間の決定方法を説明するための図である。

符号の説明

１００ 撮像装置
１０２ 撮像レンズ
１０４ 撮像素子
１０８ 表示フリッカ低減処理部
１１０ 画像処理部
１１２ 画像信号処理部
１１６ 画像表示部
１２０ メモリ
１２２ ＣＰＵ
１２２ａ 光源フリッカ検出部
１２２ｂ 表示フリッカ低減処理方法選択
１３１ 温度検出部

Claims (4)

1. 被写体の光学像に基づく画像信号を出力し、複数種類の読み出しフレームレートの中から所望の読み出しフレームレートで前記画像信号をフレーム読み出し方式で読み出すことが可能な撮像素子と、
   被写体輝度に基づいて、前記読み出しフレームレートを設定するフレームレート設定部と、
   前記画像信号に基づく画像を表示する画像表示部と、
   光源フリッカの有無と、前記光源フリッカの周波数とを検出する光源フリッカ検出部と、
   前記画像表示部に表示される動画中に前記光源フリッカに起因して表示フリッカが生じるかどうか判定する表示フリッカ判定部と、
   前記光源フリッカに起因して前記画像表示部に前記表示フリッカが生じると判定された場合に、前記表示フリッカの発生を抑制する表示フリッカ抑制部と、を備え、
   前記表示フリッカ抑制部は、
   前記読み出しフレームレートが前記光源フリッカの周波数以上である場合には、露光時間を前記読み出しフレームレートの逆数に略等しい値に設定し、
   前記読み出しフレームレートが前記光源フリッカの周波数よりも小さい場合には、前記露光時間を前記光源フリッカの周波数の逆数に自然数を乗算した値と略等しい値に設定することを特徴とする撮像装置。
2. 前記読み出しフレームレートで読み出した前記画像信号に基づいて、撮像レンズの焦点調整を行う焦点調整部を備え、
   前記焦点調整を行う場合に、前記フレームレート設定部は、前記被写体輝度に関わらず、前記読み出しフレームレートを焦点調整用フレームレートに設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子の温度を検出する温度検出部を備え、
   前記フレームレート設定部は、前記撮像素子の温度が所定温度よりも高い場合に、前記読み出しフレームレートを前記被写体輝度に基づいて設定する前記読み出しフレームレートよりも小さいフレームレートに変更し、
   前記表示フリッカ抑制部は、変更した前記フレームレートに基づいて、前記露光時間を設定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. 被写体の光学像に基づく画像信号を生成し、複数種類の読み出しフレームレートの中から所望の読み出しフレームレートで前記画像信号をフレーム読み出し方式で読み出す撮像素子を用いて撮像する撮像方法において、
   被写体輝度に基づいて、前記読み出しフレームレートを設定し、
   光源フリッカの有無と、前記光源フリッカの周波数とを検出し、
   前記画像信号に基づく画像を表示する画像表示部に表示される動画中に前記光源フリッカに起因して表示フリッカが生じるかどうか判定し、
   前記光源フリッカに起因して前記画像表示部に前記表示フリッカが生じると判定された場合に、
   前記読み出しフレームレートが前記光源フリッカの周波数以上である場合には、露光時間をフレームレートの逆数に略等しい値に設定し、
   前記読み出しフレームレートが前記光源フリッカの周波数よりも小さい場合には、前記露光時間を前記光源フリッカの周波数の逆数に自然数を乗算した値と略等しい値に設定することを特徴とする撮像方法。

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