JP6108946B2 - 撮像装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に蛍光灯下などの人工光源下で発生するフリッカーの影響を抑える技術に関するものである。

近年、デジタルカメラや携帯電話などの撮像装置の高感度化が進んでいる。そのため、室内のような比較的暗い環境下においても、シャッタースピードを高速にした（露光時間を短くした）撮影により、ブレを抑えた明るい画像を取得することが可能になってきている。

また、室内光源として普及している蛍光灯は商用電源周波数の影響により、周期的に照明光がゆらぐ現象であるフリッカーが生じる。このようなフリッカーが生じる光源（以下、フリッカー光源とする）下でシャッタースピードを高速にした撮影を行うと、１つの画像内で露出ムラや色ムラが発生したり、連続して撮影した複数の画像間で露出や色温度のばらつきが発生したりする場合がある。

このような問題に対して、特許文献１では、照明光のフリッカーの状態を検出し、露光時間がフリッカーの明滅周期より短い場合、露光時間の中心が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撮像タイミングを調節する技術が提案されている。

特開２００６−２２２９３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、複数枚連続撮像を開始する前に検出された照明光量の極大値の位相に基づいて、複数枚連続撮像の各撮像タイミングを調節しているため、以下のような問題が生じる。

一般的に、商用電源周波数は基準となる周波数に対して±０，２Ｈｚ程度のゆらぎが生じることが知られている。つまり、フリッカー光源の明滅周期は基準となる明滅周期に対して±０，４Ｈｚ程度のゆらぎが生じる。そのため、フリッカーを検出してからの経過時間が長くなると、フリッカーの検出結果から求めたフリッカー光源の光量のピークタイミングと実際のフリッカー光源の光量のピークタイミングとがずれやすくなる。

したがって、特許文献１に記載された技術では、複数枚連続撮像において後の撮像になるほど、検出結果から求めたピークタイミングと実際のピークタイミングとがずれやすく、フリッカーの影響を抑えにくくなる。

そこで、本発明は、フリッカーが生じる光源下で撮影しても良好な画像を取得することができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、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複数回の電荷蓄積を行い得られた複数の出力信号に基づいて、フリッカーを検出する検出手段と、前記電荷蓄積手段で複数回の電荷蓄積を行い得られた複数の出力信号に基づいて、前記検出手段が検出したフリッカーの特徴点のタイミングを算出する算出手段と、前記算出手段が算出した前記特徴点のタイミングに基づいてフリッカーの影響を低減させた撮像を行うタイミングを制御する制御手段と、を有し、前記算出手段は、連続撮影を行う前に前記検出手段によりフリッカーが検出された場合、当該連続撮影における撮像の合間に前記電荷蓄積手段で複数回の電荷蓄積を行い得られた複数の出力信号に基づいて前記特徴点のタイミングを算出することを特徴とする。

本発明によれば、フリッカーが生じる光源下で撮影しても良好な画像を取得することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置のフリッカーの影響を低減させた撮影を行うための動作を示すフローチャート図である。 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示す図である。 垂直画素加算数と読み出し時間の関係を示す図である。 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の一例を説明する図である。 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示す図である。 Ｔ＿ＳｈｕｔｔｅｒＷａｉｔの値とシャッタースピードの値とを関連付けたテーブルを示す図である。 連続撮影の駒間における測光センサ１０８及びＩＣＰＵ１１２の動作シーケンスを示す図である。

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、本実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。本実施形態に係る撮像装置は、カメラ本体１００と、カメラ本体１００に着脱可能なレンズユニット２００を含む。

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の各部を制御する。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走行する。

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）とに移動可能である。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変更を行う。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。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を使用することにより、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を測光センサ１０８及び不図示の光学ファインダに導く。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とする）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、フリッカー検出などに関わる各種演算を行う。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に撮影準備動作の開始指示や撮影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。また、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。

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ものであって、レンズに関する情報をカメラマイコン１０１に送信する。

次に、図２を用いてフリッカーの影響を低減させた撮影を行うための動作について説明する。図２は、本実施形態に係る撮像装置のフリッカーの影響を低減させた撮影を行うための動作を示すフローチャート図である。

ユーザの電源スイッチへの操作によりカメラ本体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する）は、商用電源周波数の２倍になることから、商用電源周波数が５０Ｈｚの地域ではフリッカー周波数１００Ｈｚとなり、その光量変化周期は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、光量変化周期は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。そうすると、商用電源周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚのどちらであっても測光センサ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得ることができる。

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を決定する。Ａｖ、Ｔｖ、Ｓｖの決定に際しては、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決定する。

次に、ステップＳ１０２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、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示す図であり、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、垂直画素加算数と読み出し時間の関係を示す図であり、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。

Ｓ１０２でフリッカー検出用の電荷の蓄積及び画像信号の読み出しを終えたら、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。

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示している。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。

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。

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を所定の閾値Ｆ＿ｔｈと比較することで、フリッカー検出を行う。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行い得られ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行い得られた複数の測光値が、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行い得られた複数の測光値が、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。

さらに、ステップＳ１０３ではＩＣＰＵ１１２は、フリッカー光源下である場合は、フリッカーの特徴点のタイミングを求める。図５は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の一例を説明する図である。

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５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、ＡＥ１とＡＥ３の大きい方を取る点（図５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５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。

次にステップＳ１０４で、カメラマイコン１０１は、ステップＳ１０３で求めたフリッカー周波数と光量変化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６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６は、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示す図である。

図６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７は、Ｔ＿ＳｈｕｔｔｅｒＷａｉｔの値とシャッタースピードの値とを関連付けたテーブルを示す図であって、図７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Ｓ１０３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Ｓ１０３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。

その後、ステップＳ１０５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〜Ｓ１０４の一連の動作を繰り返すことで、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を最新のものに更新していく。ステップＳ１０１〜Ｓ１０４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。

なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の動作を同じように繰り返すのではなく、ステップＳ１０１で行う測光動作とステップＳ１０２〜Ｓ１０４で行うフリッカー検出動作とを異なる周期で行うようにしてもよい。前述したように、フリッカー検出動作は１００ｍｓ程度の周期で十分であるが、被写体の輝度変化に対する応答性をよくするために測光動作をフリッカー検出動作の周期よりも短い周期、例えば５０ｍｓ程度の周期で行うようにしてもよい。

スイッチＳＷ２がＯＮされている場合、ステップＳ１０６へ移行する。そして、ステップＳ１０６でカメラマイコン１０１は、ＳＷ２がＯＮされてから最初の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。その後、生成されたシャッター開始信号に応じてシャッター１０４が駆動し、撮影が行われる。

以上のように、フリッカーの影響を低減させるシャッター制御として、フリッカー同期信号に対してシャッタースピードに応じたＴ＿ＳｈｕｔｔｅｒＷａｉｔだけシャッター開始信号を遅らせている。そのため、図６に示すように、シャッタースピードが１／１０００秒のときでも、１／２００秒のときでも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。このように、フリッカーの特徴点のタイミングに基づいて撮影タイミングを制御することにより、フリッカーの影響による１つの画像内における露出ムラを低減することができる。撮影が終了したら、ステップＳ１０７でカメラマイコン１０１は、連続撮影（連写）が行われるか否かを判断する。なお、連続撮影が行われるか否かは、ＳＷ２がＯＮされた状態が維持されているか否かに基づいて判断してもよいし、動作モードとして連続撮影モードが選択されている否かに基づいて判断してもよい。

連続撮影が行われない場合はＳ１０１に戻り、連続撮影が行われる場合はステップＳ１０８へ移行する。

ステップＳ１０８でカメラマイコン１０１は、フリッカーの有無を判断する。ここでは、ステップＳ１０３での判断結果を用いればよい。フリッカーがない場合はステップＳ１０９へ移行し、フリッカーがある場合はステップＳ１１０へ移行する。

ここで、連続撮影の駒間（連続撮影を行う際の撮影の合間）の動作シーケンスを図８を用いて説明する。図８は、連続撮影の駒間における測光センサ１０８及びＩＣＰＵ１１２の動作シーケンスを示す図であり、図８（ａ）はフリッカーがないとき、図８（ｂ）はフリッカーがあるときをそれぞれ示している。ステップＳ１０９では、測光センサ１０８及びＩＣＰＵ１１２は図８（ａ）に示すように動作し、ステップＳ１１０では、測光センサ１０８及びＩＣＰＵ１１２は図８（ａ）に示すように動作する。

まず、フリッカーがないときの連続撮影の駒間における測光センサ１０８及びＩＣＰＵ１１２の動作シーケンスを図８（ａ）を用いて説明する。

撮影時に光束を撮像素子１０３へ導くためにミラーアップ状態となっていたハーフミラー１０５は、撮影後に光束を測光センサ１０８へ導くためにミラーダウン状態に移動する。ミラーアップ状態からミラーダウン状態に移動した直後には移動停止に伴う衝撃でハーフミラー１０５はバウンド（以下、ミラーバウンドとする）する。ミラーバウンドが収束しハーフミラー１０５が安定したミラーダウン状態になると、測光センサ１０８は、測光及び被写体追尾に用いる画像信号を得るための電荷の蓄積（以下、ＡＥ及び追尾用蓄積とする）及び画像信号の読み出しを行う。このＡＥ及び追尾用蓄積に伴う画像信号の読み出しは、連続撮影の駒速（連写速度）速くするためには短い方が好ましい。そこで、測光センサ１０８にＣＣＤを用いる場合には前述した画素加算読み出しを行い、ＣＭＯＳを用いる場合には、前述した間引き読み出しを行う。そして、ＩＣＰＵ１１２は、得られた画像信号に基づいて被写体追尾に関わる演算（以下、追尾演算とする）及び測光演算を行う。

測光センサ１０８は、ＡＥ及び追尾用蓄積に伴う画像信号の読み出し後に被写体の顔検出に用いる画像信号を得るための電荷の蓄積（以下、顔検出用蓄積とする）及び画像信号の読み出しを行う。顔検出用蓄積に伴う画像信号の読み出しは、顔検出を精度よく行うために、ＡＥ及び追尾用蓄積に伴う画像信号の読み出しよりも、画素加算読み出しの画素加算数や間引き読み出しの間引きライン数を少なくする。本実施形態では、画素加算読み出しや間引き読み出しを行わず全画素読み出しを行うものとする。そして、ＩＣＰＵ１１２は、得られた画像信号に基づいて被写体の顔検出に関わる演算（以下、顔検出演算とする）を行う。顔検出演算の結果は次の追尾演算及び測光演算に用いられる。例えば、顔検出演算により検出された被写体の顔領域を追尾対象として追尾演算を行ったり、顔検出演算により検出された被写体の顔領域の重み付けを大きくして測光演算を行ったりする。

ここで、連続撮影の駒速（連写速度）を速くするために、顔検出用蓄積は、ＩＣＰＵ１１２による追尾演算及び測光演算と並行して行われることが好ましい。また、顔検出用蓄積に伴う画像信号の読み出しは、測光センサ１０８に光束が導かれていない状態で行ってもよいので、連続撮影の駒速（連写速度）を速くするために、ハーフミラー１０５をミラーアップ状態へ移動させている途中で行われることが好ましい。

そして、移動後のミラーバウンドが収束しハーフミラー１０５が安定したミラーアップ状態になると次の撮影（露光）を行う。

フリッカーがないときはＳＷ２のＯＮ状態が解除されるまでこのような動作シーケンスで連続撮影を行う。すなわち、フリッカー検出用の電荷の蓄積及び画像信号の読み出し（以下、フリッカー検出用蓄積・読み出しとする）を行わず、新たにフリッカーを検出しないし、フリッカーの特徴点のタイミングを算出しない。

次に、フリッカーがあるときの連続撮影の駒間における測光センサ１０８及びＩＣＰＵ１１２の動作シーケンスを図８（ｂ）を用いて説明する。

ミラーバウンドが収束しハーフミラー１０５が安定したミラーダウン状態になると、測光センサ１０８は、フリッカー検出用の電荷の蓄積及び画像信号の読み出し（以下、フリッカー検出用蓄積・読み出しとする）を行う。このフリッカー検出用蓄積・読み出しは、図２のステップＳ１０２で説明した方法と同様の方法で行う。

なお、連続撮影中に光源がフリッカー周波数の異なる別の光源に変化する可能性は低く、連続撮影中のフリッカー周波数の基準となる周波数は一定と考えてよい。そこで、フリッカー検出用の電荷の蓄積回数を、フリッカー光源の光量のピークのタイミングが算出できる回数であれば、図２のステップＳ１０２で行う回数より少なくしてもよい。例えば、フリッカー光源の光量のピークのタイミングの算出には、少なくともフリッカー光源の光量変化周期の１周期分に相当する蓄積回数があればよい。フリッカーの光量変化周期が約８，３３ｍｓの場合は５回以上、約１０ｍｓの場合は６回以上蓄積を行えばフリッカー光源の光量のピークのタイミングを精度よく算出することができる。以上のように、連続撮影の駒間では、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ための簡易的なフリッカー検出用蓄積を行うことで、連続撮影の駒速（連写速度）の低下を抑制できる。

そして、ＩＣＰＵ１１２は、得られた画像信号に基づいてフリッカー検出演算を行う。このフリッカー検出演算は、図２のステップＳ１０３で説明した方法と同様の方法で行う。なお、前述したように、連続撮影中のフリッカー周波数の基準となる周波数は一定と考えてよいので、ここでは、フリッカー光源の光量変化周期の判断は行わずに、フリッカー光源の光量のピークのタイミングだけ算出してもよい。このとき、検出結果のうち最新の検出結果が表すフリッカーの特徴点のタイミングを算出する。

フリッカー検出演算の終了後、カメラマイコン１０１は、フリッカー検出演算の検出結果に基づいてフリッカー同期信号を最新のものに更新する。すなわち、前の撮影の後に算出された最新のフリッカーの特徴点のタイミングに基づいて撮影タイミングを制御する。

測光センサ１０８は、フリッカー検出用蓄積・読み出しが終わるとＡＥ及び追尾用蓄積及び画像信号の読み出しを行う。ここで、連続撮影の駒速（連写速度）を速くするために、ＡＥ及び追尾用蓄積は、ＩＣＰＵ１１２によるフリッカー検出演算と並行して行われることが好ましい。

以降に行う顔検出用蓄積や各種演算は、図８（ａ）を用いて説明したフリッカーがないときと同様のため説明は省略する。

測光演算の終了後、カメラマイコン１０１は、最新のフリッカー同期信号に対して、最新の測光演算の結果に基づいて決定された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し、次の撮影を行う。

フリッカーがあるときはＳＷ２のＯＮ状態が解除されるまでこのような動作シーケンスで連続撮影を行う。

以上のように、本発明によれば、商用電源周波数のゆらぎが多少あっても、連続撮影の駒間にフリッカー光源の光量のピークのタイミングを算出し、算出したピークのタイミングに合わせて各撮影を行うので、良好な画像を取得することができる。

なお、上記の実施形態では、ハーフミラー１０５を備え、連続撮影の駒間におけるハーフミラーがミラーダウン状態のときに測光センサ１０８による各種用途のための蓄積を行う例を説明したが、ハーフミラー１０５がない構成であっても構わない。その場合、測光センサ１０８がなくてもよく、撮像素子１０３で測光センサ１０８と同様の各種用途のための蓄積を行えばよい。

また、図８に示した測光センサ１０８による各種蓄積の順序は一例であり、異なる順序で各種蓄積を行ってもよい。

また、図８では、測光に用いる画像信号を得るための電荷の蓄積及び被写体追尾に用いる画像信号を得るための電荷の蓄積をまとめて１つの蓄積としているが、別々に蓄積を行う構成でも構わない。

また、被写体追尾や被写体の顔検出を行わない構成でもよく、連続撮影の駒間において、フリッカーがないときはフリッカー検出用蓄積を行わず、フリッカーがあるときはフリッカー検出用蓄積を行う構成であればよい。フリッカーがあるときはフリッカー検出用蓄積を行うため、フリッカーがないときと比べて連続撮影の駒速が低下することになるが、精度よくフリッカーの影響を低減させることができ、フリッカー光源下で撮影しても良好な画像を取得することができる。一方、フリッカーがないときはフリッカー検出用蓄積を行わないため、連続撮影の駒速を不必要に低下させることを防止できる。

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。即ち、本実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して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など）がプログラムを読み出して実行する処理である。

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。

１００ カメラ本体
１０１ カメラマイコン
１０３ 撮像素子
１０５ ハーフミラー
１０８ 測光センサ
１１２ ＩＣＰＵ

Claims (16)

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複数回の電荷蓄積を行い得られた複数の出力信号に基づいて、フリッカーを検出する検出手段と、
   前記電荷蓄積手段で複数回の電荷蓄積を行い得られた複数の出力信号に基づいて、前記検出手段が検出したフリッカーの特徴点のタイミングを算出する算出手段と、
   前記算出手段が算出した前記特徴点のタイミングに基づいてフリッカーの影響を低減させた撮像を行うタイミングを制御する制御手段と、を有し、
   前記算出手段は、連続撮影を行う前に前記検出手段によりフリッカーが検出された場合、当該連続撮影における撮像の合間に前記電荷蓄積手段で複数回の電荷蓄積を行い得られた複数の出力信号に基づいて前記特徴点のタイミングを算出することを特徴とする撮像装置。
2. 前記算出手段は、連続撮影を行う前に前記検出手段によりフリッカーが検出されない場合、当該連続撮影における撮像の合間に前記特徴点のタイミングを算出しないことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記電荷蓄積手段は、連続撮影を行う前に前記検出手段によりフリッカーが検出されない場合、当該連続撮影における撮像の合間に前記算出手段により前記特徴点を算出するための複数回の電荷蓄積を行わないことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、連続撮影を行う前に前記検出手段によりフリッカーが検出された場合、当該連続撮影において、前記算出手段が、前の撮像の後に算出した前記特徴点のタイミングに基づいて前記撮像を行うタイミングを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記特徴点のタイミングは、フリッカーの光量変化の中で光量が最大となるタイミング、または、光量が最小となるタイミングであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記検出手段は、光量の変化周期を判断することで、発生しているフリッカーを検出し、
   前記算出手段は、前記検出手段がフリッカーの検出に用いる出力信号よりも少ない数の出力信号に基づいて前記特徴点のタイミングを算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記の撮像装置。
7. 前記検出手段は、連続撮影の前に前記光量の変化を判断した場合、当該連続撮影における撮像の合間には、前記光量の変化周期を判断しないことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積手段を有する撮像装置の制御方法であって、前記電荷蓄積手段で複数回の電荷蓄積を行い得られた複数の出力信号に基づいて、フリッカーを検出する検出ステップと、
   前記電荷蓄積手段で複数回の電荷蓄積を行い得られた複数の出力信号に基づいて、前記検出ステップで検出されたフリッカーの特徴点のタイミングを算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された特徴点のタイミングに基づいてフリッカーの影響を低減させた撮像を行うタイミングを制御する制御ステップと、を有し、
   前記算出ステップは、連続撮影を行う前に前記検出ステップでフリッカーが検出された場合、当該連続撮影における撮像の合間に前記電荷蓄積手段で複数回の電荷蓄積を行い得られた複数の出力信号に基づいて前記特徴点のタイミングを算出することを特徴とする撮像装置の制御方法。
9. 請求項８に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
10. コンピュータに、請求項８に記載された制御方法を実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。
11. 撮像手段と、
    フリッカーの特徴点のタイミングを算出する算出手段と、
    前記撮像手段を用いて被写体を撮像するタイミングを制御する制御手段と、
    を有し、
    前記算出手段は、連続撮影における第１の撮像と当該第１の撮像の次に実行される第２の撮像の間に、前記フリッカーの特徴点のタイミングを算出し、
    前記制御手段は、フリッカーが検出されている場合、前記連続撮影における前記第１の撮像と前記第２の撮像の間に、前記算出手段が算出した前記フリッカーの特徴点のタイミングに基づいて、前記第２の撮像のタイミングを制御することを特徴とする撮像装置。
12. 前記フリッカーの特徴点のタイミングは、フリッカーの光量変化の中で光量が最大または最小となるタイミングであることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 測光手段と、
    前記測光手段により複数回の電荷蓄積を行い得られた出力信号に基づいてフリッカーの光量変化の周期を検出する検出手段と、を有し、
    前記検出手段は、連続撮影の前に前記フリッカーの光量変化の周期を検出し、当該連続撮影中は前記フリッカーの光量変化の周期を検出しないことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の撮像装置。
14. 撮像手段を備えた撮像装置の制御方法であって、
    フリッカーの特徴点のタイミングを算出する算出ステップと、
    前記撮像手段を用いて被写体を撮像するタイミングを制御する制御ステップと、
    を有し、
    前記算出ステップでは、連続撮影における第１の撮像と当該第１の撮像の次に実行される第２の撮像の間に、前記フリッカーの特徴点のタイミングが算出され、
    前記制御ステップでは、フリッカーが検出されている場合、前記連続撮影における前記第１の撮像と前記第２の撮像の間に、前記算出ステップで算出された前記フリッカーの特徴点のタイミングに基づいて、前記第２の撮像のタイミングが制御されることを特徴とする撮像装置の制御方法。
15. 請求項１４に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
16. コンピュータに、請求項１４に記載された制御方法を実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。