JP2013255005A - Electronic camera - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子カメラに関し、特にイメージセンサによって光電変換された画像信号を読み出す、電子カメラに関する。 The present invention relates to an electronic camera, and more particularly to an electronic camera that reads an image signal photoelectrically converted by an image sensor.
この種のカメラの一例が、特許文献1に開示されている。この背景技術によれば、照明の発光周期の整数倍の周波数に対応する周期に等しいシャッタ速度で電子シャッタを制御する固体撮像装置において、駆動タイミング条件設定部は、照明の発光周期のうちの総露光期間または1フレーム中の最終1発光周期に対して複数に分割された各露光期間を含む総露光量を制御する。駆動タイミング生成部は、駆動タイミング条件設定部により設定された駆動タイミング条件に基づいて、駆動制御信号の出力タイミングを生成する。駆動信号生成部は、駆動タイミング生成部による駆動制御信号の出力タイミングに基づいて、CCD固体撮像素子を駆動制御するための駆動制御信号を生成する。
An example of this type of camera is disclosed in
しかし、背景技術では、露光期間内の電荷の読み出し回数を増減することによって露光量を調整し、光源の明滅周期の整数倍に露光時間が限定される。したがって、露光時間を短くした場合に、露光時期と光源の明滅周期との相違によってフリッカが発生する恐れがある。 However, in the background art, the exposure amount is adjusted by increasing / decreasing the number of charges read out during the exposure period, and the exposure time is limited to an integral multiple of the blinking cycle of the light source. Therefore, when the exposure time is shortened, flicker may occur due to the difference between the exposure time and the blinking cycle of the light source.
それゆえに、この発明の主たる目的は、フリッカを抑制することができる、電子カメラを提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide an electronic camera capable of suppressing flicker.
この発明に従う電子カメラ(10:実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する撮像手段(16, 62, 64)、撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段(58, 60)、および撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と所定周期とのずれに基づいて露光手段の露光時期を早める補正処理を所定周期で実行する制御手段(S5~S11)を備える。 An electronic camera according to the present invention (10: reference numeral corresponding to the embodiment; the same applies hereinafter) includes imaging means (16, 62, 64) for repeatedly outputting an image representing a scene captured on the imaging plane, and the imaging plane with a frame rate. Exposure means (58, 60) for exposure at a predetermined cycle equivalent to the above, and a correction process for advancing the exposure timing of the exposure unit based on a deviation between a predetermined cycle and the cycle at which the brightness of the scene light source captured on the imaging surface changes Is provided with control means (S5 to S11) for executing the above in a predetermined cycle.
好ましくは、補正処理は撮像面で捉えられたシーンが属する地域で採用される商用電源の周波数の逆数の2分の1に相当する期間で所定周期を割り算して得られる余りに相当する期間ずつ露光手段の露光時期を早める処理に相当する。 Preferably, the correction processing is performed for each period corresponding to the remainder obtained by dividing the predetermined period by a period corresponding to one half of the reciprocal of the frequency of the commercial power source employed in the area to which the scene captured on the imaging surface belongs. This corresponds to a process for advancing the exposure time of the means.
さらに好ましくは、補正処理による時期補正量を周期的に初期化する初期化手段(S13~S15)がさらに備えられる。 More preferably, there is further provided initialization means (S13 to S15) for periodically initializing the timing correction amount by the correction processing.
さらに好ましくは、初期化手段は時期補正量に相当する期間が商用電源の周波数の逆数の整数倍と一致する毎に時期補正量を初期化する。 More preferably, the initialization means initializes the timing correction amount every time the period corresponding to the timing correction amount matches an integer multiple of the reciprocal of the frequency of the commercial power supply.
好ましくは、撮像面で捉えられたシーンが属する地域で採用される商用電源の周波数を検出する検出手段(46)、および検出手段によって検出された商用電源の周波数が既定条件から外れるとき制御手段の処理を制限する制限手段(S1)がさらに備えられる。 Preferably, the detection means (46) for detecting the frequency of the commercial power source employed in the area to which the scene captured on the imaging surface belongs, and the control means when the frequency of the commercial power source detected by the detection means deviates from the predetermined condition Limiting means (S1) for limiting processing is further provided.
この発明に従う露光制御プログラムは、撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する撮像手段(16, 62, 64)、および撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段(58, 60)を備える電子カメラ(10)のプロセッサ(26)に、撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と所定周期とのずれに基づいて露光手段の露光時期を早める補正処理を所定周期で実行する制御ステップ(S5~S11)を実行させるための、露光制御プログラムである。 An exposure control program according to the present invention includes an imaging means (16, 62, 64) for repeatedly outputting an image representing a scene captured on an imaging surface, and an exposure means (58 for exposing the imaging surface at a predetermined cycle corresponding to a frame rate). , 60) is corrected by the processor (26) of the electronic camera (10) to advance the exposure time of the exposure means based on the difference between the predetermined period and the period when the luminance of the light source of the scene captured on the imaging surface changes. This is an exposure control program for executing control steps (S5 to S11) for executing the above in a predetermined cycle.
この発明に従う露光制御方法は、撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する撮像手段(16, 62, 64)、および撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段(58, 60)を備える電子カメラ(10)によって実行される露光制御方法であって、撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と所定周期とのずれに基づいて露光手段の露光時期を早める補正処理を所定周期で実行する制御ステップ(S5~S11)を備える。 The exposure control method according to the present invention includes an imaging means (16, 62, 64) for repeatedly outputting an image representing a scene captured on the imaging surface, and an exposure means (58 for exposing the imaging surface at a predetermined cycle corresponding to a frame rate. , 60), an exposure control method executed by the electronic camera (10), wherein the exposure time of the exposure means is based on a deviation between a predetermined period and a period at which the luminance of the scene light source captured on the imaging surface changes Control steps (S5 to S11) for executing a correction process for speeding up the process at predetermined intervals.
この発明によれば、光源の輝度が変化する周期とフレームレートに相当する周期とのずれに基づいて露光時期を早めることによって、露光時期と蛍光灯の明滅周期とが一致する。これによって、フリッカの発生を抑制することができる。 According to the present invention, the exposure time and the blinking cycle of the fluorescent lamp coincide with each other by advancing the exposure time based on the difference between the cycle in which the luminance of the light source changes and the cycle corresponding to the frame rate. Thereby, the occurrence of flicker can be suppressed.
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
[基本的構成]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Basic configuration]
図1を参照して、この実施例の電子カメラは、基本的に次のように構成される。撮像手段1は、撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する。露光手段2は、撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する。制御手段3は、撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と所定周期とのずれに基づいて露光手段の露光時期を早める補正処理を所定周期で実行する。
Referring to FIG. 1, the electronic camera of this embodiment is basically configured as follows. The
光源の輝度が変化する周期とフレームレートに相当する周期とのずれに基づいて露光時期を早めることによって、露光時期と蛍光灯の明滅周期とが一致する。これによって、フリッカの発生を抑制することができる。
[実施例]
The exposure time and the blinking cycle of the fluorescent lamp coincide with each other by advancing the exposure time based on the difference between the cycle of changing the luminance of the light source and the cycle corresponding to the frame rate. Thereby, the occurrence of flicker can be suppressed.
[Example]
図2を参照して、この実施例のディジタルカメラ10は、フォーカスレンズ12を含む。フォーカスレンズ12を経た光学像は、イメージセンサ16の撮像面に照射される。クロック発生回路24はシステム全体を駆動するための基準クロックを出力し、タイミングジェネレータ22は基準クロックに基づいて垂直同期信号Vsyncおよび水平同期信号Hsyncを作成する。ドライバ18は、タイミングジェネレータ22によって作成された垂直同期信号Vsyncおよび水平同期信号Hsyncに基づいて、イメージセンサ18を駆動する。
Referring to FIG. 2, the
具体的には、ドライバ18は、撮像面の露光時期を定義する電荷掃き捨てパルス,光電変換によって生成された電荷を撮像面から読み出す電荷読み出しパルス,および読み出された電荷を転送する転送パルス(垂直転送パルスおよび水平転送パルス)をイメージセンサ16に与える。この結果、撮像面から読み出された電荷に基づく生画像信号が、ラスタ走査態様でイメージセンサ16から繰り返し出力される。
Specifically, the
信号処理回路20は、イメージセンサ16から出力された生画像信号に白バランス調整,色分離,YUV変換などの処理を施し、これによって生成されたYUV形式の画像データをメモリ制御回路30を通してSDRAM32に書き込む。LCDドライバ36は、SDRAM32に格納された画像データをメモリ制御回路30を通して繰り返し読み出し、読み出された画像データに基づいてLCDモニタ38を駆動する。この結果、撮像面で捉えられたシーンを表すリアルタイム動画像(スルー画像)がLCDモニタ38に表示される。
The
信号処理回路20によって生成された画像データのうち、YデータはCPU26にも与えられる。CPU26は、画像の明るさを適度に調整するべく、与えられたYデータにAE処理を施して適正な露光時間を算出する。算出された露光時間は、後述するデコーダ58に設定される。
Of the image data generated by the
タイミングジェネレータ22およびドライバ18は、図3に示すように構成される。クロック発生回路20から出力された基準クロックは、Hカウンタ50のCLK端子に与えられる。Hカウンタ50のRST端子にはまた、比較器52の出力が与えられる。Hカウンタ50のカウント値は、基準クロックの立ち上がりに応答してインクリメントされ、比較器52の出力の立ち上がりに応答してリセットされる。
The
比較器52は、Hカウンタ50のカウント値を撮像面の水平画素数に相当する閾値REF_Hと比較し、カウント値が閾値REF_H未満のとき出力をLレベルに設定する一方、カウント値が閾値REF_H以上のとき出力をHレベルに設定する。したがって、比較器52の出力は、撮像面の水平画素数に相当する周期で一時的に立ち上がる。このような出力が、水平同期信号Hsyncに相当する。
The
比較器52の出力は、Vカウンタ54のCLK端子に与えられる。Vカウンタ54のRST端子にはまた、比較器56の出力が与えられる。Vカウンタ54のカウント値は、比較器52の出力の立ち上がりに応答してインクリメントされ、比較器56の出力の立ち上がりに応答してリセットされる。
The output of the
比較器56は、Vカウンタ54のカウント値を撮像面の垂直画素数に相当する閾値REF_Vと比較し、カウント値が閾値REF_V未満のとき出力をLレベルに設定する一方、カウント値が閾値REF_V以上のとき出力をHレベルに設定する。したがって、比較器56の出力は、撮像面の垂直画素数に相当する周期で一時的に立ち上がる。このような出力が、垂直同期信号Vsyncに相当する。なお、垂直同期信号Vsyncは1/30秒毎に出力される。
The
デコーダ58は、Hカウンタ50およびVカウンタ54から与えられたカウント値,CPU26によって設定された露光時間,およびレジスタRGST66に登録された時期補正量GPに基づいて、電荷掃き捨てパルスを作成する。また、デコーダ60は、Hカウンタ50およびVカウンタ54から与えられたカウント値,およびレジスタRGST66に登録された時期補正量GPに基づいて、電荷読み出しパルスを作成する。
The
電荷掃き捨てパルスは、各フレームの始期から終期までの期間に繰り返し出力されるところ、露光開始時期(=露光時間に時期補正量GPを加算した期間だけ終期から遡った時期)に電荷掃き捨てパルスの出力が中断される。また、電荷読み出しパルスは、露光終了時期(=各フレームの終期から時期補正量GPに相当する時間だけ遡った時期)に出力される。これによって、露光開始時期から露光終了時期までの期間に撮像面で生成された電荷が電荷転送路に読み出される。 The charge sweeping pulse is repeatedly output during the period from the start to the end of each frame, and the charge sweeping pulse is used at the exposure start time (= the time that goes back from the end by the period obtained by adding the timing correction amount GP to the exposure time). Output is interrupted. In addition, the charge readout pulse is output at the exposure end time (= a time that goes back by the time corresponding to the time correction amount GP from the end of each frame). As a result, the charge generated on the imaging surface during the period from the exposure start time to the exposure end time is read out to the charge transfer path.
デコーダ62は与えられたカウント値に基づいて垂直転送パルスを作成し、デコーダ64は与えられたカウント値に基づいて水平転送パルスを作成する。電荷転送路に読み出された電荷は、垂直転送パルスおよび水平転送パルスによって転送され、イメージセンサ16から出力される。
The
露光終了時期を各フレームの終期に合わせると、50ヘルツの商用電源で駆動される蛍光灯FLの下でディジタルカメラ10を使用する場合に(図4参照)、イメージセンサ16の露光時期と蛍光灯FLの明滅周期との相違に起因するフリッカが生じる。
When the exposure end time is adjusted to the end of each frame, when the
このようなフリッカの発生を抑制するべく、時期補正量GPが以下の要領で調整される。つまり、電源周波数50ヘルツの逆数の2分の1に相当する期間である1/100秒を周期として、蛍光灯FLが明滅する。このような蛍光灯FLの明滅周期1/100秒で垂直同期信号Vsyncの発生周期1/30秒を割り算して得られる余りは、“1/300秒”である。
In order to suppress the occurrence of such flicker, the timing correction amount GP is adjusted as follows. That is, the fluorescent lamp FL blinks with a period of 1/100 second, which is a period corresponding to one half of the reciprocal of the power supply frequency of 50 Hertz. The remainder obtained by dividing the
CPU26は、垂直同期信号Vsyncに応答して変数kを“0”〜“2”の間で更新し、“k/300秒”を時期補正量GPとして設定する。この結果、連続する3フレームに注目すると、第1フレームにおける露光時間の終期は第1フレームの終期に合わせられ、
第2フレームにおける露光時間の終期は第2フレームの終期から“1/300秒”だけ早められ、そして第3フレームにおける露光時間の終期は第3フレームの終期から“2/300秒”だけ早められる。露光時間を“T”とすると、露光処理は、図5に示す要領で実行される。
The
The end of the exposure time in the second frame is advanced by “1/300 second” from the end of the second frame, and the end of the exposure time in the third frame is advanced by “2/300 second” from the end of the third frame. . When the exposure time is “T”, the exposure process is executed as shown in FIG.
なお、“k”の変化する範囲が“0≦k≦2”に限られるのは、仮に“k=3”とした場合k/300秒と蛍光灯FLの明滅周期1/100秒とが一致し、“k=0”とした場合と露光量が一致するからである。
Note that the range in which “k” changes is limited to “0 ≦ k ≦ 2”. If “k = 3”, k / 300 seconds and the blinking
図6を参照して、屋外でディジタルカメラ10を使用する場合、上述の露光タイミングの制御を変更する必要はない。図7を参照して、太陽光を光源とする場合は光源の明滅はなく、露光のタイミングに関わらずフリッカが発生しないからである。
Referring to FIG. 6, when the
キー入力装置28に設けられたシャッタボタン28shが押し下げられると、静止画取り込み処理および記録処理が実行される。シャッタボタン28shの押し下げ直後の露光によって得られた1フレームの画像データは、静止画取り込み処理によってSDRAM32に取り込まれる。取り込まれた1フレームの画像データは、記録処理に関連して起動したI/F40によってSDRAM32から読み出され、ファイル形式で記録媒体42に記録される。
When the shutter button 28sh provided in the
CPU26は、図8に示す露光タイミング制御タスクを含む複数のタスクを並列的に実行する。なお、これらのタスクに対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ44に記憶される。
The
図8を参照して、ステップS1では、GPS装置46を参照して現在位置を検出し、検出された現在位置の商用電源の周波数が50ヘルツであるか否かを判別する。判別結果がNOであれば、ステップS3で時期補正量GP(=0秒)をレジスタ66に設定してからステップS1に戻る。これに対して、判別結果がYESであれば、ステップS5に進む。
Referring to FIG. 8, in step S <b> 1, the current position is detected with reference to
ステップS5では変数kに“0”を設定し、ステップS7では垂直同期信号Vsyncが発生したか否かを繰り返し判別する。判別結果がNOからYESに更新されると、ステップS9で時期補正量GP(=1/300秒×k)を図3に示すレジスタ66に設定する。
In step S5, "0" is set to the variable k, and in step S7, it is repeatedly determined whether or not the vertical synchronization signal Vsync has been generated. When the determination result is updated from NO to YES, the timing correction amount GP (= 1/300 seconds × k) is set in the
ステップS11では変数kをインクリメントし、ステップS13では変数kの値が“2”を上回るか否かを判別する。判別結果がNOであればステップS7に戻る一方、判別結果がYESであればステップS15で変数kを“0”に設定してからステップS7に戻る。 In step S11, the variable k is incremented, and in step S13, it is determined whether or not the value of the variable k exceeds “2”. If the determination result is NO, the process returns to step S7, whereas if the determination result is YES, the variable k is set to “0” in step S15, and then the process returns to step S7.
以上の説明から分かるように、イメージセンサ16は撮像面で捉えられたシーンを表す画像を繰り返し出力する。ドライバ18は撮像面をフレームレートに相当する1/30秒毎に露光する。CPU26は、撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期に相当する“1/100秒”と“1/30秒”とのずれに基づいて露光時期を早める補正処理を1/30秒毎に実行する(S5~S11)。
As can be seen from the above description, the
光源の輝度が変化する周期とフレームレートに相当する周期とのずれに基づいて露光時期を早めることによって、露光時期と蛍光灯の明滅周期とが一致する。これによって、フリッカの発生を抑制することができる。 The exposure time and the blinking cycle of the fluorescent lamp coincide with each other by advancing the exposure time based on the difference between the cycle in which the luminance of the light source changes and the cycle corresponding to the frame rate. Thereby, the occurrence of flicker can be suppressed.
なお、この実施例では、イメージセンサ16のフレームレートを30fpsとしたが、30fpsの整数倍または整数分の1に相当するフレームレートで駆動するイメージセンサを用いてもよい。
In this embodiment, the frame rate of the
例えば、60fpsのフレームレートで駆動するイメージセンサを用いた場合、垂直同期信号Vsyncの発生よりも“k/150”秒ずつ露光終了の時期を早めるようにすればよい。この場合、3/150秒が蛍光灯FLの明滅周期1/100秒の整数倍となるので、“k”は“0≦k≦2”の範囲で周期的に変化する整数であればよい。
For example, when an image sensor driven at a frame rate of 60 fps is used, the exposure end time may be advanced by “k / 150” seconds from the generation of the vertical synchronization signal Vsync. In this case, since 3/150 seconds is an integral multiple of the blinking
また、この実施例では、商用電源の周波数が60ヘルツの地域において、時期補正量GPを“0秒”に固定するようにしている(図8のステップS1〜S3参照)。しかし、商用電源の周波数の逆数の2分の1に相当する期間でフレームレートに相当する期間を割り算して得られる余りの整数倍に相当する期間ずつ露光時期を早めるという条件を満足する限り、商用電源の周波数によって処理を変える必要はなく、共通の処理で時期補正量GPを調整するようにしてもよい。 In this embodiment, the timing correction amount GP is fixed to “0 seconds” in an area where the frequency of the commercial power supply is 60 Hz (see steps S1 to S3 in FIG. 8). However, as long as the condition that the exposure timing is advanced by a period corresponding to an integral multiple of the remainder obtained by dividing the period corresponding to the frame rate by the period corresponding to one half of the reciprocal of the frequency of the commercial power supply is satisfied, There is no need to change the process according to the frequency of the commercial power supply, and the timing correction amount GP may be adjusted by a common process.
つまり、30fpsのフレームレートで駆動するイメージセンサを商用電源の周波数が60ヘルツの地域で用いた場合、上述の余りはゼロになり、時期補正量GPは結果的に“0秒”に固定される。これによって、露光処理は、光源の明滅周期に対して図9に示す要領で実行される。 That is, when an image sensor driven at a frame rate of 30 fps is used in a region where the frequency of the commercial power supply is 60 Hz, the above-mentioned remainder becomes zero and the timing correction amount GP is fixed to “0 second” as a result. . Thus, the exposure process is executed in the manner shown in FIG. 9 with respect to the blinking cycle of the light source.
さらに、この実施例では、フレームレートに相当する周期(=1/30秒)で撮像面を露光するようにしているが、露光周期はフレームレートの整数倍であればよい。たとえば、電荷転送処理を1/30秒毎に出力する一方、露光処理を1/15秒毎に実行するようにしてもよい。この場合、黒画像と被写体像とが交互に出力される。 Furthermore, in this embodiment, the imaging surface is exposed at a cycle (= 1/30 second) corresponding to the frame rate, but the exposure cycle may be an integer multiple of the frame rate. For example, the charge transfer process may be output every 1/30 seconds, while the exposure process may be executed every 1/15 seconds. In this case, black images and subject images are output alternately.
また、この実施例では、ディジタルスチルカメラを用いて説明したが、本発明は、ディジタルビデオカメラ,タブレット型コンピュータ,携帯電話端末またはスマートフォンなどにも適用することができる。 In this embodiment, the digital still camera has been described. However, the present invention can also be applied to a digital video camera, a tablet computer, a mobile phone terminal, a smartphone, or the like.
10 …ディジタルカメラ
16 …イメージセンサ
18 …ドライバ
20 …信号処理回路
22 …タイミングジェネレータ
24 …クロック発生回路
26 …CPU
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記撮像面をフレームレートに相当する所定周期で露光する露光手段、および
前記撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と前記所定周期とのずれに基づいて前記露光手段の露光時期を早める補正処理を前記所定周期で実行する制御手段を備える、電子カメラ。 Imaging means for repeatedly outputting an image representing a scene captured on the imaging surface;
An exposure unit that exposes the imaging surface at a predetermined cycle corresponding to a frame rate, and an exposure time of the exposure unit based on a deviation between a cycle in which luminance of a light source of a scene captured on the imaging surface changes and the predetermined cycle An electronic camera comprising control means for executing correction processing for speeding up the image at the predetermined cycle.
前記検出手段によって検出された商用電源の周波数が既定条件から外れるとき前記制御手段の処理を制限する制限手段をさらに備える、請求項1ないし4のいずれかに記載の電子カメラ。 Detection means for detecting the frequency of the commercial power source employed in the area to which the scene captured on the imaging surface belongs, and the processing of the control means is limited when the frequency of the commercial power source detected by the detection means deviates from a predetermined condition The electronic camera according to any one of claims 1 to 4, further comprising a restricting unit.
前記撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と前記所定周期とのずれに基づいて前記露光手段の露光時期を早める補正処理を前記所定周期で実行する制御ステップを実行させるための、露光制御プログラム。 In a processor of an electronic camera including an imaging unit that repeatedly outputs an image representing a scene captured on an imaging surface, and an exposure unit that exposes the imaging surface at a predetermined period corresponding to a frame rate,
A control step for executing a correction process for advancing the exposure timing of the exposure means at the predetermined period based on a shift between a period at which the luminance of the light source of the scene captured on the imaging surface changes and the predetermined period; , Exposure control program.
前記撮像面で捉えられたシーンの光源の輝度が変化する周期と前記所定周期とのずれに基づいて前記露光手段の露光時期を早める補正処理を前記所定周期で実行する制御ステップを備える、露光制御方法。 An exposure control method executed by an electronic camera including an imaging unit that repeatedly outputs an image representing a scene captured on an imaging plane, and an exposure unit that exposes the imaging plane at a predetermined period corresponding to a frame rate,
Exposure control comprising: a control step of executing a correction process for advancing the exposure timing of the exposure means at the predetermined period based on a deviation between a period at which the luminance of the light source of the scene captured on the imaging surface changes and the predetermined period Method.
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