JP2016058844A - 撮像装置、制御方法及びそのプログラム - Google Patents

撮像装置、制御方法及びそのプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 混乱を与えることなく、フリッカーの有無に関する情報をユーザに伝えつつ、フリッカーの影響を低減する処理をおこなう。
【解決手段】 入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、電荷蓄積手段で得られた出力信号に基づいてフリッカーに関する評価値を算出する算出手段と、評価値に基づいてフリッカーの有無に関する情報を報知できる報知手段と、評価値に基づいてフリッカーの影響を低減する処理を制御する制御手段と、を有し、報知手段は、評価値が第1の閾値以上であるの場合にフリッカーの有無に関する情報を報知し、制御手段は、評価値が第1の閾値よりも大きい第2の閾値以上である場合に、フリッカーの影響を低減する処理をおこなうように制御することを特徴とする構成とした。
【選択図】 図2

Description

本発明は、蛍光灯などの人工光源下において、フリッカーが発生していることをユーザに伝えることができる撮像装置に関する。
蛍光灯などの人工光源の商用電源周波数の影響により、周期的に照明光がゆらぐ所謂フリッカーが生じる。そして、従来、フリッカーが発生していることをユーザに伝える技術が知られている。
特許文献1では、フリッカーがあると判断した場合に、操作者に対して注意を喚起する警告表示を行うと共に、検出したフリッカーを補正することができる撮像装置について提案されている。
特開平10−126683号公報
ここで、フリッカーの補正など、フリッカーの影響を低減させるための処理をおこなって画像を取得する場合、ユーザの意図とは異なる画像が取得されてしまうことがある。したがって、検出したフリッカーの大きさが、取得する画像を劣化させるようなものでない場合は、出来るだけフリッカーの影響を低減する処理をおこなわないことが望ましい。
しかしながら、特許文献1では、警告表示およびフリッカーを補正する際のフリッカーの大きさについては言及されていない。したがって、取得する画像に対する影響が小さいようなフリッカーが検出された場合であっても、当該フリッカーの影響を低減する処理が不必要におこなわれてしまう。
この問題を解決するために、検出したフリッカーの大きさに応じて警告表示とフリッカーの影響を低減する処理をおこなうことが考えられる。しかしながら、被写体の動きなどに応じてフリッカーの大きさが変化すると、警告表示が行われている状態と行われていない状態とが頻繁に切り替わってしまうため、ユーザに混乱を与えてしまう。
本発明の目的は、混乱を与えることなく、フリッカーの有無に関する情報をユーザに伝えつつ、フリッカーの影響を低減する処理をおこなうことである。
上記目的を達成するための本発明は、入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段で得られた出力信号に基づいてフリッカーに関する評価値を算出する算出手段と、前記評価値に基づいてフリッカーの有無に関する情報を報知できる報知手段と、前記評価値に基づいてフリッカーの影響を低減する処理を制御する制御手段と、を有し、前記報知手段は、前記評価値が第1の閾値以上であるの場合に、前記フリッカーの有無に関する情報を報知し、前記制御手段は、前記評価値が前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値以上である場合に、フリッカーの影響を低減する処理をおこなうように制御することを特徴とする。
本発明によれば、混乱を与えることなく、フリッカーの有無に関する情報をユーザに伝えつつ、フリッカーの影響を低減する処理をおこなうことができる。
本発明を実施した撮像装置の実施形態であるデジタルカメラの概略構成を説明したブロック図である。 本発明の撮像装置の実施形態であるデジタルカメラのフリッカーの検出に関する動作を示すフローチャートである。 本発明を実施した実施形態における、フリッカー検出用の電荷の蓄積タイミング及び画像信号の読み出しタイミングを例示的に説明する図である。 本発明を実施した実施形態における、垂直画素加算数と読み出し時間の関係を例示的に説明する図である。 本発明を実施した実施形態における、フリッカーの有無に関するアイコンを例示的に説明する図である。 本発明を実施した実施形態における、フリッカーの特徴点のタイミングの一例であるフリッカー光源の光量のピークのタイミングを算出する方法を例示的に説明する図である。 本発明を実施した実施形態における、フリッカー光源の光量変化とフリッカー同期信号及びシャッター開始信号の発生タイミングとの関係を例示的に説明する図である。 本発明を実施した実施形態における、走行開始を指示するシャッター開始信号までのウェイト時間とシャッタースピードとを関連付けたテーブルを示す図である。 本発明を実施した実施形態における、フリッカーアイコン表示判定用の閾値とフリッカーレス撮影を実行するべきか否かを判定するための閾値とを例示的に説明する図である。
(実施形態)
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明を実施した撮像装置の実施形態であるデジタルカメラ(以下、単にカメラと称す)の概略構成を説明したブロック図である。なお、本実施形態のカメラは、カメラ本体100、レンズユニット200によって構成されており、カメラ本体100は、レンズユニット200を取り外し可能な構成である。以下の説明では、カメラ本体100にレンズユニット200が取付けられた状態について説明する。
まず、カメラ本体100の構成について説明する。マイクロコンピュータCPU(以下、カメラマイコン)101は、カメラ本体100の各部を統括的に制御する制御手段である。メモリ102は、カメラマイコン101に接続されているRAMやROM等のメモリである。
撮像素子103は、赤外カットフィルタやローパスフィルタ等を含むCCD、CMOS等の電荷蓄積型の撮像素子であり、レンズユニット200を介して入射した光束を光電変換して画像信号を出力する。
シャッター104は、レンズユニット200を介して入射した光束から撮像素子103を遮光する遮光状態、及び、レンズユニット200を介して入射した光束を撮像素子103に導く退避状態となるように動作できる。
ハーフミラー105は、レンズユニット200を介して入射した光束を撮像素子103へ導く位置(ミラーアップ状態)と測光センサ108へ導く位置(ミラーダウン状態)とに移動できる。すなわち、ハーフミラー105は、撮像素子103へ導く状態と測光センサ108へ導く状態とに、レンズユニット200を介して入射した光束の光路を変更することができる。また、測光センサ108へ導く位置にある場合には、レンズユニット200を介して入射した光束をピント板106に結像させる。
表示素子107は、PN液晶等を用いた表示素子であり、自動焦点調節制御(AF制御)に用いられる焦点検出領域を示す枠(AF枠)などを表示する表示手段である。測光センサ108は、CCD、CMOS等の入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積型撮像素子であって、電荷蓄積手段である。測光センサ108は、出力される画像信号に基づいて測光だけでなく被写体の顔検出や被写体追尾、フリッカーの検出に関する動作などを行うことができる。
ペンタプリズム109は、ハーフミラー105で反射されたレンズユニット200を介して入射した光束(例えば、図1に図示する破線)を測光センサ108及び不図示の光学ファインダに導く。なお、光学ファインダは、ペンタプリズム109および測光センサ108と併設して設けられている。ユーザは、当該光学ファインダを覗き込むことで、被写体の状況と表示素子107上に表示された各種のアイコン等を確認することが出来る。
焦点検出回路110は、AF制御のために焦点検出を行うものであって、AFミラー111により、レンズユニット200を介して入射しハーフミラー105を通過した光束の一部が導かれる。
CPU112は、測光センサ108の駆動制御や画像処理・演算用のCPU(以下ICPUと称す)であって、測光センサ108からの出力信号(画像信号)に基づいて測光、被写体の顔検出、被写体追尾などに関わる各種演算を行う。また、ICPU112は、測光センサ108からの出力信号(画像信号)に基づいてフリッカーを検出するための評価値を算出する算出手段である。さらに、ICPU112は、当該評価値に基づいてフリッカーを検出するフリッカー検出手段でもある。フリッカーの検出方法については後述する。
メモリ113は、ICPU112に接続されているRAMやROM等のメモリである。なお、本実施形態では、カメラマイコン101とは別にICPU112を有する構成を説明するが、ICPU112で実行する処理をカメラマイコン101で実行する構成でも構わない。
操作部114は、ユーザがカメラ本体100に被写体の撮像準備動作の開始指示や撮像動作の開始指示を行うためのレリーズボタンや、ユーザがカメラ本体100の各種設定を行うための設定ボタンなどを含む操作手段である。なお、上述した撮像準備動作や撮像動作の開始指示は、例えば、ユーザがレリーズボタンをSW1状態に変更(半押し)することで撮像準備動作の開始指示がされ、ユーザがレリーズボタンをSW2状態に変更(全押し)することで行われる。なお、上述した撮像準備動作には、ストロボユニット300の発光部を用いた焦点検出用の発光(以下、AF補助発光)などが含まれている。
さらに、操作部114は、ユーザがカメラ本体100の電源のオンオフを切り替えるための電源スイッチや、ユーザがカメラ本体100の動作モードを複数のモードの中から選択するためのモードダイヤル、タッチパネルなどを含む。また、ユーザは、操作部114を操作することで、後述するフリッカーの有無(検出結果)に関するアイコンを表示するための設定を行うこともできる。なお、当該設定の方法としては、例えば、フリッカーの有無に関するアイコンを表示するモードを設定するような構成であってもよい。また、フリッカーの有無に関するアイコンを表示するか否かを、オンとオフとで任意に切り換えるような構成であってもよい。なお、本実施形態では、事前に、フリッカーの有無に関するアイコンを表示する設定がされている場合を想定して以降の説明を行う。
次に、レンズユニット200の構成について説明する。レンズCPU201(以下、LPUとする)は、レンズユニット200の各部、例えば、フォーカスレンズ、ズームレンズ、絞りの駆動部などを制御するレンズ制御手段であって、レンズに関する情報をカメラマイコン101に送信する。
なお、本実施形態では、それぞれ別々に設けられたカメラ本体100やレンズユニット200を組み合わせた状態のカメラについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態のカメラとしては、カメラ本体100とレンズユニット200とが一体的に設けられているような構成であってもよい。この場合、レンズユニット200のLCPU201を設けずに、カメラマイコン101によってレンズユニット200に関わる各種の制御をおこなうような構成であってもよい。
次に、図2を用いてフリッカーの検出に関する動作について説明する。図2は、本発明の撮像装置の実施形態であるカメラのフリッカーの検出に関する動作を示すフローチャートである。ユーザが電源スイッチを操作することによりカメラ本体100の電源がオン状態になると、ステップS101でICPU112は、測光タイマがオンされているか否かを判定する。測光タイマがオフされている場合は、測光タイマがオンされるまで当該処理を繰り返しおこなう。なお、上述した測光タイマは、ユーザの操作によって、カメラ本体100の電源がオン状態された際や、レリーズボタンがSW1状態にされことでオンされる。また、測光タイマは、カメラ本体100が、所定の時間以上操作されない場合にオフされる。
測光タイマがオンされている(ステップS101でYES)と判定された場合、ステップS102でICPU112は、測光センサ108を用いて測光動作を行う。測光動作では、測光センサ108による電荷の蓄積及び画像信号の読み出しを行い、得られた画像信号に基づいてICPU112が測光に関わる演算(以下、測光演算とする)を行い測光値を取得する。
なお、この測光動作は、仮にフリッカー光源下であってもフリッカー光源の光量変化に影響して測光値がばらつかないように、測光センサ108の蓄積時間をフリッカーの周期のほぼ整数倍に設定するとよい。ここで、フリッカー光源の光量が変化する周波数(以下、フリッカー周波数と称す)は商用電源周波数の2倍になる。したがって、商用電源周波数が50Hzの地域ではフリッカー周波数は100Hzとなり、当該フリッカー光源の光量変化の周期(以下、光量変化周期と称す)はフリッカー周波数の逆数で10msとなる。同様に商用電源周波数が60Hzの地域ではフリッカー周波数は120Hzとなり、その光量変化周期はフリッカー周波数の逆数で8,33msとなる。
この2種類のフリッカー周波数に対応するために、測光センサ108の蓄積時間を、10msと8,33msの平均値と略等しい時間、例えば9msに設定する。この構成によって、商用電源周波数が50Hz、60Hzのどちらであったとしても測光センサ108の蓄積時間はフリッカー光源の光量変化の1周期と略等しくなり、フリッカー光源下でも安定した測光値を取得することができる。
また、得られた測光値に基づいて、カメラマイコン101は、露出制御値である絞り値Av、シャッタースピード(露光時間)Tv、ISO感度(撮影感度)Svを設定する。Av、Tv、Svの設定に際しては、カメラマイコン101は、メモリ102に予め記憶されたプログラム線図を利用して設定する。
次に、ステップS103で図3に示すようにして測光センサ108によるフリッカー検出用の複数回の電荷の蓄積及び画像信号の読み出しを行う。図3は、本発明を実施した実施形態における、フリッカー検出用の電荷の蓄積タイミング及び画像信号の読み出しタイミングを例示的に説明する図であり、600fps、約1,667ms周期で蓄積・読み出しを連続して12回行う。この600fpsは、予め想定されるフリッカー周波数(100Hzと120Hz)の最小公倍数と等しい値となっている。また、600fpsで12回蓄積を行うことで、全体として20msの期間で蓄積を行うことになり、商用電源周波数が50Hz、60Hzのどちらであっても、フリッカー光源の光量変化が2周期含まれることになる。
ここで、測光センサ108を600fps(1,667ms周期)で駆動させる方法について説明する。本実施形態では、測光センサ108から出力される画像信号に基づいて、測光だけでなく被写体の顔検出や被写体追尾、フリッカーの検出などを行う。被写体の顔検出を精度よく行うためには、測光センサ108の画素数はある程度、例えばQVGA相当の画素数必要である。このような被写体の顔検出を精度よく行うことが可能な画素数を有する撮像素子の全画素信号を600fps以上のフレームレートで読み出すためには、回路構成が複雑となりコストも増大する。
そこで、被写体の顔検出を行うための画像信号については全画素信号を読み出し、フリッカー検出を行うための画像信号については画素加算読み出しや間引き読み出しをすることによってフレームレートを600fps(1,667ms周期)に調整する。
測光センサ108にCCDを用いる場合、画素信号を加算して読み出す画素加算読み出しにより、読み出しライン数を擬似的に減少させて読み出し時間を短縮させるとよい。例えば、画素配列がストライプ状のCCDで垂直画素加算を行うことで、図4に示すような読み出し時間の短縮効果がある。図4は、本発明を実施した実施形態における、垂直画素加算数と読み出し時間の関係を例示的に説明する図であり、画素信号を加算することなく全画素信号を読み出す(垂直画素加算数が1)場合の読み出し時間が6,25msとなるCCDを例にして説明する。図4に示す特徴を有するCCDの場合、9画素加算を行うことにより読み出し時間は1,66msとなり、フレームレートを約600fpsにすることができる。このとき読み出される画像信号は、画素信号を加算することなく読み出された画像信号と比べて垂直方向の画素数が1/9になるが、フリッカー検出においては画像信号間の測光値を比較するだけなので、垂直方向の画素数が減少した画像信号でも問題ない。また、測光センサ108にCMOSを用いる場合、画素信号の読み出しを行う水平ラインを限定したいわゆる間引き読み出しによって、蓄積と読み出しの合計時間が約1,667ms周期となるように調整するとよい。
以上で、測光センサを約600fps(約1,667ms周期)程度で駆動させる方法についての説明を終える。なお、上記の測光センサの蓄積・読み出し周期はあくまで一例であって、フレームレートは約600fps(約1,667ms周期)でなくても構わない。例えば、蓄積時間が長いほど低照度の環境に有効なため、1回の蓄積時間を約1,667msよりも長くし、フレームレートを600fpsよりも小さくしても構わない。あるいは、蓄積・読み出し周期が短いほどフリッカー検出に要する時間が短くなるため、1回の蓄積時間を約1,667msよりも短くしても構わない。このとき、垂直画素加算数を読み出し時間が1,66msよりも短くなる画素加算数にして、フレームレートを600fpsよりも大きくしても構わない。また、図4に示した垂直画素加算数と読み出し時間の関係もあくまで一例である。ただし、フレームレートが600fpsから離れるほど測光センサの蓄積・読み出し周期とフリッカー光源の光量変化周期とのずれが大きくなるため、600fps±1〜2%以内のフレームレートが好ましい。すなわち、測光センサの測光周期は、第1の商用電源周波数の2倍の周波数と第2の商用電源周波数の2倍の周波数との最少公倍数の逆数に略等しい周期が好ましい。
図2に戻り、S103でICPU112は、読み出した画像信号に基づいてフリッカー検出演算を行う。当該フリッカー検出演算では、「フリッカー環境判定」と「フリッカーのピークタイミング算出」に関する動作をおこなう。以下、その詳細についてそれぞれ説明する。
(フリッカー環境判定)
ステップS104でICPU112は、測光センサ108で電化蓄積することで取得した出力信号(画像信号)に基づいて、フリッカーが発生しているか否かを判定する(フリッカーを検出する)。図3のうち、図3(a)は、商用電源周波数が50Hzであるときの電荷の蓄積タイミング、画像信号の読み出しタイミング及び測光値の推移を例示的に説明した図である。そして、n回目の蓄積を「蓄積n」、蓄積nの読み出しを「読み出しn」、読み出しnの結果から得られる測光値を「AE(n)」としている。なお、各蓄積により得られる測光値は1つであるが、フリッカー光源の光量は蓄積期間中も一定ではない。そこで、各蓄積により得られる測光値を、各蓄積期間中の中心時点におけるフリッカー光源の光量に対応した値とみなす。
前述したように、商用電源周波数が50Hzの時のフリッカー光源の光量変化周期は約10msであり、10÷1,667≒6であるから、図3(a)に示すように、6回周期でフリッカー光源の光量が略等しいタイミングで蓄積が行われる。すなわち、AE(n)≒AE(n+6)の関係となる。
同様に、商用電源周波数が60Hzの時のフリッカー光源の光量変化周期は約8,33msであり、8,33÷1,667≒5であるから、図3(b)に示すように、5回周期でフリッカー光源の光量が略等しいタイミングで蓄積が行われる。すなわち、AE(n)≒AE(n+5)の関係となる。
一方、光量変化がない光源下であれば、nによらずAE(n)は略一定である。そこで、フリッカー検出用の蓄積を行い得られた複数の測光値に基づいて、下の式(1)、(2)を用いて評価値を算出する。
Figure 2016058844
Figure 2016058844
式(1)を用いて算出される評価値をF50、式(2)を用いて算出される評価値をF60として、評価値F50及び評価値F60を第1の閾値(フリッカーアイコン表示判定用の閾値)F_thと比較することで、フリッカーを検出する。
具体的には、F50<F_thかつ、F60<F_thの場合、フリッカー検出用の蓄積をおこなうことで取得した複数の測光値のすべてが略等しいといえるため、フリッカーが生じていないと判断する。F50<F_thかつ、F60≧F_thの場合、フリッカー検出用の蓄積をおこなうことで取得した複数の測光値が、6回周期で略等しい値となっていて、5回周期では略等しい値となっていないといえる。そのため、光量変化周期が10msのフリッカーが生じている(商用電源周波数が50Hzのフリッカー光源下)と判断する。F50≧F_thかつ、F60<F_thの場合、フリッカー検出用の蓄積をおこなうことで取得した複数の測光値が、5回周期で略等しい値となっていて、6回周期では略等しい値となっていないといえる。そのため、光量変化周期が8,33msのフリッカーが生じている(商用電源周波数が60Hzのフリッカー光源下)と判断する。
なお、フリッカー検出用の蓄積を行っている間にパンニングなどの撮像装置の移動や被写体の移動が生じた場合などに、測光値が大きく変化してF50≧F_thかつ、F60≧F_thとなる場合も考えられる。その場合はF50とF60とを比較してフリッカー検出を行う。具体的には、F50≧F_thかつ、F60≧F_thかつ、F50<F60の場合、光量変化周期が10msのフリッカーが生じている(商用電源周波数が50Hzのフリッカー光源下)と判断する。反対に、F50≧F_thかつ、F60≧F_thかつ、F50>F60の場合、光量変化周期が8,33msのフリッカーが生じている(商用電源周波数が60Hzのフリッカー光源下)と判断する。なお、F50≧F_thかつ、F60≧F_thかつ、F50=F60の場合は、フリッカー光源の光量変化周期を判断できないため、フリッカーが生じていないあるいはフリッカーの検出不可と判断してもよい。その他、F50≧F_thかつ、F60≧F_thの場合にフリッカー光源の光量変化周期を判断したが、F50≧F_thかつ、F60≧F_thの場合はフリッカー検出の精度が低いため、フリッカー検出用の蓄積をやり直してもよい。
なお、上述した第1の閾値F_Thは、表示素子107にフリッカーの有無(検出結果)に関するアイコンを表示するか否かを判定するための閾値でもある。上述したアイコンとは、図5に図示するように、表示素子107に表示できる「Flicker」アイコンである。以降は、当該アイコンをフリッカーアイコンと称して説明する。図5は、本発明を実施した実施形態における、フリッカーの有無に関するアイコンを例示的に説明する図である。
フリッカー光源下において、ユーザは、光学ファインダ(不図示)を覗き込んでフリッカーアイコンが表示されているか否かを確認することで、フリッカーの発生有無を確認出来る。すなわち、フリッカーの検出結果に応じてフリッカーアイコンを表示している状態(表示状態)と表示していない状態(非表示状態)とを切り換えることで、フリッカーが発生している撮影環境であるか否かを、ユーザに対して適正に報知することができる。
なお、上述した第1の閾値F_Thは、予めメモリ102またはメモリ113に格納されている値であって、フリッカー光源下で被写体を撮像した場合に、フリッカーの大きさに関係なく、当該フリッカーが発生していることを検出できるような値であればよい。この構成により、フリッカー光源下においては、フリッカーの大きさに関係なく一律にフリッカーアイコンを表示させることができるので、フリッカーアイコンの表示状態と非表示状態とが頻繁に切り替わることを抑制することができる。したがって、ユーザに混乱を与えることなくフリッカーアイコンを表示させることができる。
(フリッカーのピークタイミングの算出)
また、ステップS104でICPU112は、フリッカー光源下である場合に、フリッカーの特徴点のタイミングを求める。図6は、本発明を実施した実施形態における、フリッカーの特徴点のタイミングの一例であるフリッカー光源の光量のピークのタイミングを算出する方法を例示的に説明する図である。
AE(1)〜AE(12)の中で最大値を得た点をP2(t(m),AE(m))とし、その1つ前の測光結果の点をP1(t(m−1),AE(m−1))、1つ後の測光結果の点をP3(t(m+1),AE(m+1))とする。そして、AE(m−1)とAE(m+1)の小さい方を取る点(図6の例ではP1)と点P2の2点を通る直線をL1=at+bとして求め、AE(m−1)とAE(m+1)の大きい方を取る点(図6の例ではP3)を通り、傾き−aの直線をL2とする。L1とL2の交点を求めると、フリッカー検出用の蓄積開始時を0msとしたときのピークタイミングt_peakと、ピーク時の光量に対応するピーク測光値AE_peakを算出することができる。
なお、図6では、フリッカーの特徴点のタイミングを算出する方法の一例としてフリッカーの光量変化の中で光量が最大(ピーク)となるタイミングを算出する方法を説明したが、光量が最小(ボトム)となるタイミングを算出しても構わない。
図2に戻り、ステップS105でカメラマイコン101は、ステップS104のフリッカー検知演算の演算結果(フリッカーの検出結果)に基づいて、フリッカーが発生しているか否かを判定する。フリッカーが発生していない(ステップS105でNO)と判定された場合はステップS108に進み、フリッカーが発生している(ステップS105でYES)と判定された場合はステップS106に進む。
ステップS106でカメラマイコン101は、ステップS104で求めたフリッカー周波数とフリッカー光源の光量のピークのタイミングからフリッカー同期信号を生成する。フリッカー同期信号は、図7に示したように、フリッカー光源の光量変化の1周期毎に発生させ、フリッカー光源の光量変化の所定のタイミングに同期させた信号である。図7は、本発明を実施した実施形態における、フリッカー光源の光量変化とフリッカー同期信号及びシャッター開始信号の発生タイミングとの関係を例示的に説明する図である。
図7において、シャッター開始信号から実際にシャッター104が走行して撮像素子103の撮像領域の最初のラインを露光し始めるまでのタイムラグをT_ShutterResponseとする。また、撮像素子103の撮像領域の最初のラインを露光し始めてから最後のラインを露光し始めるまでの時間T_Runとする。なお、撮像素子103の全撮像領域を同時に露光開始させる場合、T_Run=0とすればよい。
フリッカー同期信号の発生タイミングt_Flickerは、フリッカー検出用の蓄積開始時を0msとしたとき以下の式(3)のようになる。
t_Flicker=t_peak−T_ShutterResponse−(T_Run+TVmax)/2+T×n ・・・(3)
ここで、フリッカー光源の光量変化周期Tとフリッカー検出用の蓄積開始時を0msとしたときのピークタイミングt_peakは、ステップS103で算出されている。nは自然数、TVmaxは、フリッカーの影響を低減させるシャッター制御を行うか否かの閾値となるシャッタースピードであり、予め設定されている。
シャッタースピードが1/100秒より遅い場合は、フリッカー光源の光量変化周期の1周期分以上の期間で露光を行うため、フリッカーの影響が少なくなる。また、露光を行う期間がフリッカー光源の光量変化周期の1周期分に満たないシャッタースピードであっても、露光を行う期間がフリッカー光源の光量変化周期の1周期分に近ければ比較的フリッカーの影響が少ないと考えられる。そこで、本実施形態では、シャッタースピードが8msよりも速い場合にフリッカーの影響を低減させるシャッター制御を行うものとし、TVmax=1/125(秒)とする。
また、カメラマイコン101は、フリッカー同期信号からシャッター104の走行開始を指示するシャッター開始信号までのウェイト時間であるT_ShutterWaitを設定する。カメラマイコン101は、T_ShutterWaitをシャッタースピード毎に変更し、フリッカー光源の光量変化の少ないタイミングが撮像素子103の撮像領域の最初のラインの露光開始から最後のラインの露光終了までの時間の中心にくるように制御する。例えば、式(4)のようにT_ShutterWaitを設定する。
T_ShutterWait=(TVmax−TV)/2 ・・・(4)
(ただし、TV<1/125)
上記のようにT_ShutterWaitを設定することで、フリッカー光源の光量のピークのタイミングが撮像素子103の撮像領域の最初のラインの露光開始から最後のラインの露光終了までの時間の中心にくるように制御できる。なお、図8は、本発明を実施した実施形態における、走行開始を指示するシャッター開始信号までのウェイト時間とシャッタースピードとを関連付けたテーブルを示す図であって、図8に示すようなテーブルをメモリ102などに予め記憶しておいても構わない。
以上のように、ステップS104でフリッカー光源の光量のピークのタイミングを算出し、フリッカー同期信号の発生タイミングをフリッカー光源の光量のピークのタイミングに基づいて設定する例を説明した。しかしながら、ステップS104でフリッカー光源の光量のボトムのタイミングを算出する場合は、フリッカー同期信号の発生タイミングをフリッカー光源の光量のボトムのタイミングに基づいて設定しても構わない。
図2に戻り、ステップS107でカメラマイコン(報知手段)101は、表示素子107にフリッカーアイコンを表示させることで、フリッカーの有無に関する情報を報知する。なお、前回のフリッカー演算処理において既にフリッカーアイコンの表示がされている場合は、表示素子107のフリッカーアイコンの表示を維持する。また、先に説明したステップS105の判定でフリッカーが発生していないと判定された場合、ステップS108でカメラマイコン101は、表示素子107にフリッカーアイコンを表示させないように制御する。なお、前回のフリッカー演算処理において既にフリッカーアイコンの表示がされている場合は、表示素子107のフリッカーアイコン(の表示)を消す。
次に、ステップS109でカメラマイコン101は、ユーザにレリーズボタンが操作されて撮影動作の開始を指示するためのスイッチSW2がONされているか否かを判断する。スイッチSW2がONされていない場合はステップS101に戻りステップS101〜S108の一連の動作を繰り返す。この構成によって、フリッカー光源の光量変化周期とフリッカー光源の光量のピークのタイミング、フリッカーアイコンの状態を最新のものに更新される。
ステップS101〜S108の一連の動作を、例えば100ms周期程度で繰り返し行えば、フリッカー光源の光量変化周期のゆらぎが±0,4Hz程度あっても、100msの間における光量変化周期のずれは最大で±0,4ms程度におさまる。そのため、いつスイッチSW2がONされたとしても、精度よくフリッカーの影響を低減させるシャッター制御を行うことができる。
(フリッカーレス撮影実行判定)
次に、ステップS110でカメラマイコン(制御手段)101は、ステップS104のフリッカー検知演算で取得した評価値F50、F60を用いてフリッカーレス撮影を行うか否かを判定する。本実施形態では、フリッカーの検出結果に基づいて、検出されたフリッカーが所定の閾値以上である場合に、フリッカーの影響を低減したフリッカーレス撮影を自動的に行うような構成である。
具体的には、先に取得した評価値F50、F60と第2の閾値(フリッカーレス撮影を実行するべきか否かを判定するための閾値)AntiF_Thとを比較して、以下のようにフリッカーレス撮影を実行するべきか否かの判定を行う。
F50<AntiF_ThかつF60<AntiF_Thである場合は、発生しているフリッカーのレベルがフリッカーレス撮影をおこなうレベルではないと判定し、フリッカーレス撮影を実行しない。また、F50<AntiF_ThかつF60≧AntiF_Thである場合は、光量変化周期が10msのフリッカー(商用電源周波数が50Hzのフリッカー光源)の影響を低減するための撮影を実行する。またF50≧AntiF_ThかつF60<AntiF_Thである場合は、光量変化周期が8,33msのフリッカー(商用電源周波数が60Hzのフリッカー光源)の影響を低減するための撮影を実行する。
また、フリッカーレス撮影の実行を判定している間にパンニングなどの撮像装置の移動や被写体の移動が生じた場合などに、測光値が大きく変化してF50≧AntiF_thかつ、F60≧AntiF_thとなる場合も考えられる。その場合はF50とF60とを比較して、どちらの光量変化周期に合わせてフリッカーレス撮影をおこなうか否かを決定する。
具体的には、F50≧AntiF_Thかつ、F60≧AntiF_Thかつ、F50<F60の場合は、光量変化周期が10msのフリッカーの影響を低減するための撮影を実行する。そして、F50≧AntiF_tTかつ、F60≧AntiF_Thかつ、F50>F60の場合は、8,33msのフリッカーの影響を低減するための撮影を実行する。なお、F50≧AntiF_Thかつ、F60≧AntiF_Thかつ、F50=F60の場合は、フリッカーレス撮影が不可と判断し、フリッカー撮影を実行しない。
なお、第2の閾値AntiF_Thは、予めメモリ102またはメモリ113に格納されている値であって、フリッカー光源下で被写体を撮像した場合に、フリッカーの影響によって劣化した画像が取得されることを抑制できるような値であればよい。
ここで、フリッカーレス撮影をおこなう場合、検出したフリッカー周期に合わせて、シャッタースピードや、露光開始のタイミングを変更する必要があるため、ユーザが意図していない条件で撮像が行われてしまう場合がある。したがって、取得する画像に対するフリッカーの影響が小さい場合は、出来るだけフリッカーレス撮影をおこなわないことが望ましい。これに対して、上述した構成であれば、フリッカーの影響により劣化した画像が取得されるような大きさのフリッカーが検出された場合にのみ、フリッカーレス撮影が行われるため、不必要にフリッカーレス撮影が行われることを抑制することができる。
ここで、前述した第1の閾値および第2の閾値について図9を参照して例示的に説明する。図9は、本発明を実施した実施形態における、フリッカーアイコン表示判定用の閾値とフリッカーレス撮影を実行するべきか否かを判定するための閾値とを例示的に説明する図である。図9の縦軸はフリッカーの光量を示しており、横軸は時間を示している。図9(a)は、フリッカー(フリッカー光源の振幅)が大きい場合を例示的に説明した図である。また、図9(b)は、フリッカー(フリッカー光源の振幅)が小さい場合を例示的に説明した図である。また、図9(c)は、フリッカーが発生していない場合を例示的に説明した図である。図9に図示した一点鎖線は、〈1〉評価値が第1の閾値F_Thと等しくなるフリッカー光源の光量振幅、および、〈2〉評価値が第2の閾値AntiF_Thと等しくなるフリッカー光源の光量振幅をそれぞれ示している。図9に図示するように、検出したフリッカー光源(図9の実線)の光量振幅の大きさと、上述した一点鎖線(〈1〉、〈2〉)の大きさとを比較することで、検出したフリッカーの大きさを判定することができる。
図9(a)に図示するように、フリッカー光源の光量振幅が比較的大きい場合、フリッカー光源の光量振幅の大きさは〈1〉、〈2〉に示す光量振幅の大きさ以上となる。この場合、検出したフリッカーに関する評価値(F50またはF60)の大きさは、第1の閾値F_Thおよび第2の閾値AntiF_Th以上である。この状態では、フリッカーアイコンの表示とフリッカーレス撮影の両方を行う。
また、図9(b)に図示するように、フリッカー光源の光量振幅が比較的小さい場合、フリッカー光源の光量振幅の大きさは〈1〉に示す光量振幅の大きさ以上であって、〈2〉に示す光量振幅の大きさよりも小さくなる。この場合、検出したフリッカーに関する評価値(F50またはF60)の大きさは、第1の閾値F_Th以上であって、第2の閾値AntiF_Thよりも小さい。この状態では、フリッカーアイコンの表示は行うがフリッカーレス撮影は行わない。
さらに、図9(c)に図示するように、フリッカーが発生していない場合、フリッカー光源の光量振幅の大きさは〈1〉、〈2〉に示す光量振幅の大きさよりも小さくなる。この場合、検出したフリッカーに関する評価値(F50またはF60)の大きさは、第1の閾値F_Thおよび第2の閾値AntiF_Thよりも小さい。この状態では、フリッカーアイコンの表示とフリッカーレス撮影の両方とも行わない。
以上説明したように、本実施形態では、フリッカーアイコンの表示を開始する第1の閾値F_Thと、フリッカーレス撮影をおこなう第2の閾値AntiF_Thとが、それぞれ異なる値に設定されている。また、第1の閾値F_Thは、第2の閾値AntiF_Thよりも小さい値が設定されている。この構成により、フリッカーの大きさに関わらず、フリッカーが発生している場合は常にフリッカーアイコンを表示させつつ、画像に影響するフリッカーが発生している場合のみ、フリッカーレス撮影を行わせることができる。したがって、フリッカーが検出された場合に、ユーザに対してフリッカーが発生していることを報知しつつ、不必要にフリッカーレス撮影が行われることを抑制することができる。
図2に戻る。検出したフリッカーの評価値(F50またはF60)の大きさが、第2の閾値AntiF_Th以上である(ステップS110でYES)と判定された場合はステップS111に進みフリッカーレス撮影を実行する。ステップS111でカメラマイコン101は、先に生成したフリッカー同期信号に対して、決定されているシャッタースピードに応じたT_ShutterWaitだけ遅らせてシャッター開始信号を生成する。そして、生成されたシャッター開始信号に応じてシャッター104を駆動して被写体を撮像する。
また、検出したフリッカーの評価値(F50またはF60)の大きさが、第2の閾値AntiF_Thよりも小さい(ステップS110でNO)と判定された場合はステップS112に進み通常の撮影を実行する。すなわち、フリッカーの影響を低減するために露出条件などを変更することなく、予め決定されている露出条件で被写体を撮像する。
ステップS111およびS112で被写体の撮像が完了したら、現在のフリッカー演算処理を終了し、次のフリッカー演算処理を開始する。すなわち、本実施形態のカメラでは、所定の周期でフリッカーの検出が繰り返し行われ、フリッカーの検出結果に応じて、当該フリッカーの有無に関する情報報知や、検出したフリッカーの影響を低減するための撮影がおこなわれる。
以上説明したように、本実施形態のカメラは、フリッカーアイコンの表示を開始する第1の閾値F_Thを、フリッカーレス撮影をおこなう第2の閾値AntiF_Thよりも小さい値に設定している。この構成によって、フリッカーの大きさに関わらず、フリッカーが発生している場合は、当該フリッカーに関する情報を常に報知することができる。そして、不必要にフリッカーレス撮影が行われることを抑制することができる。したがって、本実施形態のカメラは、混乱を与えることなく、フリッカーの有無に関する情報をユーザに伝えつつ、フリッカーの影響を低減する処理をおこなうことができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、前述した実施形態では、表示素子107に「Flicker」というアイコンを表示させることで、フリッカーの有無に関するアイコンを表示させるような構成であったが、表示させるアイコンはどのようなものであってもよい。
また、前述した実施形態では、表示素子107にフリッカーアイコンを表示させるような構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ本体100の表示部(不図示)にフリッカーアイコンを表示させるような構成であってもよいし、それ以外の表示手段にフリッカーアイコンを表示させるような構成であってもよい。
また、前述した実施形態では、フリッカーアイコンを表示させることで、フリッカーの有無に関する情報を報知するような構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ本体100にフリッカーの検出を報知するためのLEDを設けて、当該LEDの明滅によって、フリッカーの有無に関する情報を報知するような構成であってもよい。その他、フリッカーの有無に関する情報を報知する報知手段としてはどのようなものを採用してもよい。
また、フリッカーの検出方法およびフリッカーレス撮影の方法としては、前述した実施形態と同様の方法に限定されるものではない。例えば、少なくともフリッカー光源の光量変化の1周期を含むような比較的長い蓄積時間で蓄積を行って画像を取得し、当該画像内で輝度むら(縞模様)が発生しているか否かを判定することでフリッカーを検出するような構成であってもよい。また、フリッカーが検出された場合に、当該フリッカーの影響が画像に現われないようなタイミングかつ高速なシャッタースピードで被写体を撮像することで、フリッカーレス撮影を行うような構成であってもよい。この他、公知の方法であれば、フリッカーの検出方法やフリッカーレス撮影の方法については、どのようなものを採用してもよい。
また、前述した実施形態では、フリッカーの影響を低減する処理として、フリッカーレス撮影を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、フリッカーを検出した場合に、当該フリッカーが発生している環境下で取得した画像に対して画像処理を施すことで、フリッカーの影響を低減するような処理をおこなう構成であってもよい。この場合、カメラマイコン(制御手段)101は、評価値F50、F60の大きさと第2の閾値AntiF_Thの大きさとを比較し、当該比較結果に応じて、取得後の画像に対して画像処理を施すか否かを制御する。
また、フリッカーの影響を低減する処理として、フリッカーレス撮影と取得した画像に対して画像処理とを両方おこなうような構成であってもよい。例えば、ユーザが当初に設定しているシャッタースピードと、フリッカーレス撮影で設定されるシャッタースピードとの差異が大きい場合に、当該差異に応じて、フリッカーの影響を低減するための画像処理を施すような構成であってもよい。
また、前述した実施形態では、第1の閾値F_Thに基づいて、フリッカーの検出、およびフリッカーの有無に関する情報を報知する構成について説明したが、これに限定されるものではない。少なくとも、フリッカーの有無に関する情報を報知するための閾値が、検出されたフリッカーの影響を低減する撮影をおこなうための閾値よりも小さい値であれば、本発明の効果を奏することができる。
また、前述した実施形態では、カメラマイコン101やICPU112が互いに連携して動作することによって、カメラの動作を制御するような構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、前述した図2のフローに従ったプログラムを予めメモリ102やメモリ113に格納しておく。そして、当該プログラムをカメラマイコン101やICPU112などが実行することで、カメラ本体100やレンズユニット200の動作を制御するような構成であってもよい。
また、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。また、プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光/光磁気記録媒体でもあってもよい。
(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワークまたは各種記録媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
100 カメラ本体(撮像装置)
101 カメラマイコン(報知手段、制御手段)
108 測光センサ(電荷蓄積手段)
112 ICPU(算出手段)

Claims (10)

  1. 入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、
    前記電荷蓄積手段で得られた出力信号に基づいてフリッカーに関する評価値を算出する算出手段と、
    前記評価値に基づいてフリッカーの有無に関する情報を報知できる報知手段と、
    前記評価値に基づいてフリッカーの影響を低減する処理を制御する制御手段と、
    を有し、
    前記報知手段は、前記評価値が第1の閾値以上であるの場合に、前記フリッカーの有無に関する情報を報知し、
    前記制御手段は、前記評価値が前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値以上である場合に、フリッカーの影響を低減する処理をおこなうように制御することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記報知手段は、表示手段に前記フリッカーの有無に関するアイコンを表示させることで、前記フリッカーの有無に関する情報を報知することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記制御手段は、フリッカーの影響を低減する撮影をおこなうことで、フリッカーの影響を低減する処理をおこなうように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
  4. 前記制御手段は、取得した画像からフリッカーの影響を低減するような画像処理をおこなうことで、フリッカーの影響を低減する処理をおこなうように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
  5. 前記評価値が前記第1の閾値以上となる光量変化をフリッカーとして検出するフリッカー検出手段を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の撮像装置。
  6. 前記報知手段は、前記評価値が前記第1の閾値よりも小さい場合は、前記フリッカーの有無に関する情報を報知しないことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の撮像装置。
  7. 前記制御手段は、前記評価値が前記第2の閾値よりも小さい場合は、フリッカーの影響を低減する処理をおこなわないように制御することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の撮像装置。
  8. 前記算出手段は、前記電荷蓄積手段で複数回の電荷蓄積をおこなうことで得られた複数の出力信号に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の撮像装置。
  9. 入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積手段を備えた撮像装置の制御方法であって、
    前記電荷蓄積手段で得られた出力信号に基づいてフリッカーに関する評価値を算出する算出工程と、
    前記評価値に基づいてフリッカーの有無に関する情報を報知する報知工程と、
    前記評価値に基づいてフリッカーの影響を低減する処理を制御する制御工程と、
    を有し、
    前記報知工程では、前記評価値が第1の閾値以上であるの場合に、前記フリッカーの有無に関する情報を報知し、
    前記制御工程では、前記評価値が前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値以上である場合に、フリッカーの影響を低減する処理をおこなうように制御することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  10. 請求項9に記載の撮像装置の制御方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータで読み取り可能なプログラム。
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