JP6220225B2

JP6220225B2 - 撮像装置、撮像装置の制御方法、プログラム、及び記録媒体

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Publication number: JP6220225B2
Application number: JP2013225817A
Authority: JP
Inventors: 雄一有賀
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Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2017-10-25
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Description

本発明は、撮像装置、撮像方法、プログラム、及び記録媒体に関する。

フリッカーを含んだ人工光源下で写真撮影を行う場合、光量が少ないため、従来はそれほど高速なシャッター速度で撮影を行うことはできなかった。そのため、フリッカーによる露光ムラという問題はそれほど深刻ではなかった。しかし、近年、デジタルカメラの高ＩＳＯ化に伴い、フリッカーを含んだ人工光源下でも、高速なシャッター速度で撮影を行うことができるようになってきた。フリッカー光源下で高速なシャッター速度で連続撮影を行うと、外光の光量変化により、コマ毎の露出にバラツキが発生する。

この様な問題に鑑み、特許文献１には、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に記載の技術では、フリッカー検出専用のマイコンと光電変換素子でフリッカー検出を行っている。そこで、撮像用の光電変換素子（撮像素子）を用いてフリッカー検出を行うことが考えられるが、撮像用の光電変換素子で撮像した画像を表示装置に連続して表示させるライブビュー動作中には、フリッカーによる露光ムラが抑えられた画像を表示させることが一般的である。フリッカーによる露光ムラが抑えられた画像から照明光の光量が極大値を示すタイミングを検出するのは困難であり、フリッカーが静止画の露光に与える影響を低減することはできない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、フリッカーが静止画の露光に与える影響を低減する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、撮像手段と、前記撮像手段を用いて得られた画像データに基づいて、フリッカーの光量変化が少ない所定のタイミングを検出する検出手段と、前記検出手段が検出した前記所定のタイミングに基づいて、前記撮像手段の露光タイミングを決定する決定手段と、を有し、前記撮像手段は、動画用の画像データの取得を開始してから静止画用の画像データの取得を開始するまでの間に、フリッカー光源の光量変化周期よりも短い第１の露光時間で画像データを取得し、前記検出手段は、前記第１の露光時間を用いて取得された画像データと前記動画用の画像データに基づいて、前記所定のタイミングを検出し、前記決定手段は、前記検出手段が検出した前記所定のタイミングに基づいて、前記静止画用の画像データを取得するための前記撮像手段の露光タイミングを決定することを特徴とする撮像装置を提供する。

なお、その他の本発明の特徴は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態における記載によって更に明らかになるものである。

本発明によれば、フリッカーが静止画の露光に与える影響を低減することが可能となる。

第１の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラ１００、及び、デジタル一眼レフカメラ１００に対して着脱可能な交換レンズ２００の構成を示すブロック図。図１に示した各ブロックの物理的な配置を示す図。デジタル一眼レフカメラ１００が備える撮像素子Ａ１０６の概略構成図。スリットローリングシャッター動作のタイミングチャート。電子の先幕シャッターとメカの後幕シャッターを用いる電子先幕シャッター動作のタイミングチャート。フリッカーの光量が高いタイミングでの撮影画像を示す図。フリッカーの光量が低いタイミングでの撮影画像を示す図。フリッカーの光量変化の少ないタイミングを検出する処理の概念図。露光ムラの有る画像及び露光ムラの無い画像に基づいて光量変化の少ないタイミングを検出するための演算処理の概念図。図９の画像Ｃにおける垂直方向の光量変化（実線）と、この光量変化の隣接差分（破線）とを示す図。デジタル一眼レフカメラ１００による撮像処理を示すフローチャート。図１１に示す撮像処理に対応する、フリッカーの光量変化及び画像の蓄積タイミングを示す図。図１２の変形例１を示す図。図１２の変形例２を示す図。図１２の変形例３を示す図。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが、本発明に必須とは限らない。

以下の実施形態では、撮像装置の例として、レンズ交換が可能なデジタル一眼レフカメラについて説明する。しかしながら、本発明はこのようなデジタル一眼レフカメラに限定されず、例えば、レンズが一体化したデジタルカメラに対しても適用可能である。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラ１００、及び、デジタル一眼レフカメラ１００に対して着脱可能な交換レンズ２００の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示した各ブロックの物理的な配置を示す図である。

図１及び図２において、全体制御・演算部１０１は、各種の演算処理を行い、また、デジタル一眼レフカメラ１００及び交換レンズ２００の全体を統括的に制御する。交換レンズ２００は、デジタル一眼レフカメラ用の交換レンズである。

撮像レンズ２０２は、被写体の光学像を撮像素子Ａ１０６（第２の撮像素子）に結像させる。レンズ駆動装置２０３は、撮像レンズ２０２をピント（焦点）が合うように駆動する。絞り機構２０４は、被写体像からの反射光が撮像レンズ２０２を通る光量を制御する。絞り駆動装置２０５は、絞り機構２０４を駆動する。

交換レンズ２００は、デジタル一眼レフカメラ１００から取り外し可能である。交換レンズ２００とデジタル一眼レフカメラ１００との間では、情報交換のための通信が行われる。このときの通信では、全体制御・演算部１０１とレンズ制御部２０１とが通信をしていて、送信／受信の管理を行っている。

クイックリターン（ＱＲ）ミラー１０２は、ファインダー１２３使用時には、撮像レンズ２０２を通った光学像を、ファインダー１２３とＡＥ用の撮像素子Ｂ１１６（第１の撮像素子）に導く。また、ＱＲミラー１０２は、撮影時には跳ね上がって光学像を撮像素子Ａ１０６へと導く。ミラー駆動装置１０３は、ＱＲミラー１０２を駆動する。

シャッター機構１０４は、いわゆる一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーン型の先幕／後幕に相当するシャッター幕を有し、撮像レンズ２０２を通ってきた光学像の露光時間の制御と遮光を行う。シャッター駆動装置１０５は、シャッター機構１０４の駆動を行う。

撮像素子Ａ１０６は、撮像レンズ２０２により結像された被写体の光学像を画像信号として取り込む。本実施形態の撮像素子Ａ１０６は、例えば、ＣＭＯＳセンサーのような２次元のＸＹアドレス走査型で形成されている。また、本実施形態では、アドレス指定によりライン毎に電荷蓄積時間を制御し、ライン毎に順次読出しを行うローリングシャッター方式が採用されている。

撮像信号処理部Ａ１０７は、撮像素子Ａ１０６から出力される画像信号の増幅処理、アナログからデジタルへの変換を行うＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理、及び、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う。タイミング発生部Ａ１０８は、撮像素子Ａ１０６と撮像信号処理部Ａ１０７に対して各種のタイミング信号を出力する。

メモリ部１０９は、撮像信号処理部Ａ１０７により処理された画像データ等を一時的に記憶し、また、各種の調整値や全体制御・演算部１０１による各種の制御を実行させるためのプログラムなどを恒久的に記憶するためのものである。

記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１０は、記録媒体１１１に対する画像データ等の記録処理、及び、記録媒体１１１から画像データ等の読み出し処理を行う。記録媒体１１１は、画像データ等の各種のデータを記録する半導体メモリ等からなる着脱可能な記録媒体である。

表示駆動部１１２は、撮影した静止画像や動画像等を表示する表示装置１１３を駆動する。外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１４は、コンピュータ１１５のような外部機器と、画像信号及び制御信号等の情報のやりとりを行う。

撮像素子Ｂ１１６は、ＡＥ信号／光源検知信号を取得する撮像素子であり、ＲＧＢイメージャータイプのセンサーとなっている。ここでは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳのイメージセンサを用いる。

撮像信号処理部Ｂ１１７は、撮像素子Ｂ１１６から出力される画像信号の増幅処理、アナログからデジタルへの変換を行うＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理、及び、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う。タイミング発生部Ｂ１１８は、撮像素子Ｂ１１６と撮像信号処理部Ｂ１１７に対して各種のタイミング信号を出力する。

ペンタプリズム１１９は、ＱＲミラー１０２で曲げられた光線をファインダー１２３と撮像素子Ｂ１１６へ導く。位相差測距部１２１は、位相差方式による測距部であり、ＱＲミラー１０２を透過した光線により、被写体のデフォーカス量に応じて位相が変化する２つの１対の画像を取得する。全体制御・演算部１０１は、この２つの画像のズレ量から被写体のデファーカス量を演算して、撮像レンズ２０２を移動させる。測距部駆動装置１２０は、位相差測距部１２１を駆動する。

図３は、デジタル一眼レフカメラ１００が備える撮像素子Ａ１０６の概略構成図である。撮像素子Ａ１０６は、２次元の走査方法を採用する。図３において、３０１は、駆動の単位である１つの画素を示している。３０２は、光を電荷に変換するフォトダイオード（ＰＤ）である。３０６は、電荷を一時的に蓄積しておく領域であるフローティングディフュージョン（ＦＤ）である。３０３は、転送パルスφＴＸによってＰＤ３０２で発生した電荷をＦＤ３０６に転送する転送スイッチである。３０７は、ソースフォロアとして機能する増幅ＭＯＳアンプである。３０８は、選択パルスφＳＥＬＶによって画素を選択する選択スイッチである。３０９は、リセットパルスφＲＥＳによってＦＤ３０６に蓄積された電荷を除去するリセットスイッチである。

３１１は、増幅ＭＯＳアンプ３０７の負荷となる定電流源である。３１５は、選択スイッチ３０８で選択された画素のＦＤ３０６に蓄積された電荷を、増幅ＭＯＳアンプ３０７と定電流源３１１による電荷・電圧変換で電圧に変換された後、信号出力線３１０を経て画素データとして読み出す読み出し回路である。３１２は、読み出し回路３１５で読み出した画素データ（画素信号）を選択する選択スイッチであり、水平走査回路３１６によって駆動される。水平走査回路３１６によって選択された画素データは出力アンプ３１３で増幅されて撮像素子Ａ１０６から出力される。３１４は、スイッチ３０３，３０８，３０９を選択するための垂直走査回路である。

ここで、φＴＸ、φＲＥＳ、φＳＥＬＶのそれぞれにおいて、垂直走査回路３１４によって走査選択された第ｎ番目の走査ラインをφＴＸｎ、φＲＥＳｎ、φＳＥＬＶｎ、第ｎ＋１番目の走査ラインをφＴＸｎ＋１、φＲＥＳｎ＋１、φＳＥＬＶｎ＋１とする。図３には、便宜上、第ｎ番目の走査ラインから第ｎ＋６番目の走査ラインまでを示している。また、ＦＤ３０６、増幅ＭＯＳアンプ３０７及び定電流源３１１により、「フローティングディフュージョンアンプ」が構成される。

次に、図４を用いて、撮像素子Ａ１０６の露光量を制御するスリットローリングシャッター動作を説明する。図４は、スリットローリングシャッター撮影の際に電子の先幕シャッターと電子の後幕シャッターとを用いて露光量が適正となるように制御を行い、画素データを読み出す撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。

電子先幕シャッターの動作では、第ｎラインにおいて、まず時刻ｔ４０１からｔ４０２の間、φＲＥＳｎとφＴＸｎにパルスが印加されて、転送スイッチ３０３及びリセットスイッチ３０９がオンする。これにより、第ｎラインのＰＤ３０２とＦＤ３０６に蓄積されている不要電荷が除去されてリセット動作が行われる。続いて、時刻ｔ４０２でφＲＥＳｎとφＴＸｎへのパルスの印加が解除されて、転送スイッチ３０３及びリセットスイッチ３０９がオフになり、第ｎラインのＰＤ３０２に発生する電荷の蓄積動作が開始される。

第ｎ＋１ライン及び第ｎ＋２ラインは画像として使用しないので、ここでは何も処理を行わない。本実施形態では第ｎ＋１ライン及び第ｎ＋２ラインに対して処理を行っていない。しかし、ＰＤに電荷がたまり周辺の画素へと漏れ出すことを考慮するのであれば、第ｎ＋１ライン及び第ｎ＋２ラインのφＲＥＳｎとφＴＸｎをオンし、ＰＤ３０２の電荷を常にリセットしておく必要がある。

時刻ｔ４０３で、時刻ｔ４０２と同様に、第ｎ＋３ラインの蓄積動作が開始し、時刻ｔ４０４で、第ｎ＋６ラインの蓄積動作が開始する。この様に、一定間隔で順次ラインのリセットを解除し電荷の蓄積動作を開始することで、電子的な先幕シャッター動作を実現している。

ここで第ｎラインに戻り、時刻ｔ４０５からｔ４０６の間、φＴＸｎにパルスが印加されて、転送スイッチ３０３がオンし、ＰＤ３０２に蓄積された電荷をＦＤ３０６に転送する転送動作が行われる。第ｎラインの転送動作の終了に続いて、時刻ｔ４０６からｔ４０７の間、φＳＥＬＶｎにパルスが印加され選択スイッチ３０８がオンすることにより、ＦＤ３０６で保持した電荷が電圧に変換され、画素データ（画素信号）として読み出し回路３１５に出力される。読み出し回路３１５で一時的に保持された画素データは、時刻ｔ４０７から、水平走査回路３１６によって順次出力される。そして、時刻ｔ４０８で第ｎラインにおける画素からの画素データの読み出しが完了する。

第ｎ＋３ラインにおいて、時刻ｔ４０８からｔ４０９の間、φＴＸｎ＋３にパルスが印加されて、転送スイッチ３０３がオンし、ＰＤ３０２に蓄積された電荷をＦＤ３０６に転送する転送動作が行われる。第ｎ＋３ラインの転送動作の終了に続いて、時刻ｔ４０９からｔ４１０の間、φＳＥＬＶｎ＋３にパルスが印加されて選択スイッチ３０８がオンすることにより、ＦＤ３０６で保持した電荷が電圧に変換され、画素データとして読み出し回路３１５に出力される。読み出し回路３１５で一時的に保持された画素データは、時刻ｔ４１０から、水平走査回路３１６によって順次出力される。そして、時刻ｔ４１１で第ｎ＋３ラインにおける画素からの画素データの読み出しが完了する。

この様に、一定間隔で電荷の転送及び読み出しを行うことにより電子的な後幕シャッターを実現している。各ラインのＰＤのリセットから転送までの時間が、各画素の露光時間となっている。

次に、図５を用いて、電子の先幕シャッターとメカの後幕シャッターを用いて撮像素子Ａ１０６の露光量を制御する電子先幕シャッター動作を説明する。図５は、電子先幕シャッター撮影の際に電子の先幕シャッターとメカの後幕シャッターとを用いて露光量が適正となるように制御を行い、画素データを読み出す撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。

電子先幕シャッターの動作では、第ｎラインにおいて、まず時刻ｔ５０１からｔ５０２の間、φＲＥＳｎとφＴＸｎにパルスが印加されて、転送スイッチ３０３及びリセットスイッチ３０９がオンする。これにより、第ｎラインのＰＤ３０２とＦＤ３０６に蓄積されている不要電荷が除去されてリセット動作が行われる。続いて、時刻ｔ５０２でφＲＥＳｎとφＴＸｎへのパルスの印加が解除されて、転送スイッチ３０３及びリセットスイッチ３０９がオフになり、第ｎラインのＰＤ３０２に発生する電荷の蓄積動作が開始される。

同様に、時刻ｔ５０３で第ｎ＋１ラインの蓄積動作が開始し、時刻ｔ５０４で第ｎ＋２ラインの蓄積動作が開始し、時刻ｔ５０５で第ｎ＋３ラインの蓄積動作が開始し、時刻ｔ５０８で第ｎ＋４ラインの蓄積動作が開始する。また、時刻ｔ５１０で第ｎ＋５ラインの蓄積動作が開始し、時刻ｔ５１３で第ｎ＋６ラインの蓄積動作が開始する。この様に、順次ラインのリセットを解除し電荷の蓄積動作を開始することで、電子的な先幕シャッター動作を実現している。

これに続いて、メカの後幕シャッターが走行する。電子的な先幕シャッターとメカの後幕シャッターの間が露光時間となり、各ラインの露光量が適切になるように電子的な先幕シャッターのリセットタイミングが制御される。

ここで、第ｎラインに戻り、時刻ｔ５０５からｔ５０６の間、φＴＸｎにパルスが印加されて、転送スイッチ３０３がオンし、ＰＤ３０２に蓄積された電荷をＦＤ３０６に転送する転送動作が行われる。第ｎラインの転送動作の終了に続いて、時刻ｔ５０６からｔ５０７の間、φＳＥＬＶｎにパルスが印加され選択スイッチ３０８がオンすることにより、ＦＤ３０６で保持した電荷が電圧に変換され、画素データ（画素信号）として読み出し回路３１５に出力される。読み出し回路３１５で一時的に保持された画素データは、時刻ｔ５０７より、水平走査回路３１６によって順次出力される。そして、時刻ｔ５０９で第ｎラインにおける画素からの画素データの読み出しが完了する。

第ｎ＋１ラインにおいて、時刻ｔ５０９からｔ５１１の間、φＴＸｎ＋１にパルスが印加されて、転送スイッチ３０３がオンし、ＰＤ３０２に蓄積された電荷をＦＤ３０６に転送する転送動作が行われる。第ｎ＋１ラインの転送動作の終了に続いて、時刻ｔ５１１からｔ５１２の間、φＳＥＬＶｎ＋１にパルスが印加されて選択スイッチ３０８がオンすることにより、ＦＤ３０６で保持した電荷が電圧に変換され、画素データとして読み出し回路３１５に出力される。読み出し回路３１５で一時的に保持された画素データは、時刻ｔ５１２より、水平走査回路３１６によって順次出力される。そして、時刻ｔ５１３で第ｎ＋１ラインにおける画素からの画素データの読み出しが完了する。

図６及び図７は、フリッカー光源の光量変化、シャッターの切れるタイミング、及び、そのタイミングで撮影される静止画画像を示している。シャッターの切れるタイミングに関して、図５では撮像素子の走査方向に合わせて上から下に動いているが、図６及び図７では、実際のシャッターがカメラに対して下から上に走行するため、この方向に合わせて下から上に動いている。そして、図５、図６、及び図７は同じ動作を示している。

近年、デジタルカメラはどんどん高感度化され、体育館といった人工光源下で従来は高速シャッターでの撮影ができなかった環境でも１／４０００秒、１／８０００秒といった高速シャッターでの撮影が可能になってきている。例えば、蛍光灯といった光量の変化する光源下で高速シャッターでの撮影を行う場合を考える。図６の様に光量が多いタイミングでシャッターを切ると露光量が多めの静止画が撮影され、逆に図７の様に光量が少ないタイミングでシャッターを切ると露光量の足りない静止画が撮影されてしまう。このシャッターを切るタイミングは、人間が意図的に合わせることはできない程高速なので、実際にはキリムラとして露光量のバラバラな静止画が撮影されることになる。

そこで、本実施形態では、デジタル一眼レフカメラ１００は、フリッカーの光量変化の少ないタイミングを検出し、この検出されたタイミングで撮像を行う。「フリッカーの光量変化の少ないタイミング」とは、典型的には光量がピークのタイミング、即ち、図６に示すシャッタータイミングであるが、これに限定される訳ではない。例えば、光量がピークよりも少ないタイミングであっても、深刻な露出アンダーが生じない程度の光量があれば、そのようなタイミングも「フリッカーの光量変化の少ないタイミング」に含まれる。また、例えば、ピークの８０％の光量に対応するようにゲインが設定されていれば、光量がピークの８０％のタイミングで撮像を行えば適正露出の画像が得られる。従って、この場合、「光量がピークの８０％のタイミング」も「フリッカーの光量変化の少ないタイミング」に含まれる。

図８は、フリッカーの光量変化の少ないタイミングを検出する処理の概念図である。この図では、フリッカー光源の光量変化、ライブビュー表示用（ＬＶ表示用）の露光ムラの無い画像（第３の画像）、及び、タイミング検出用の露光ムラの有る画像（第１の画像）を表している。また、この図では、ＳＷ２（本撮影のためのシャッタースイッチ）が押されたタイミングも表している。

デジタル一眼レフカメラ１００は、ＳＷ２が押されるまで（即ち、全体制御・演算部１０１が撮像指示を受け付けるまで）は、露光時間を制御してフリッカーによる露光ムラが発生しない通常のＬＶ表示用の画像（図８に示す３つの画像Ｂ）を定期的に取得する。そして、デジタル一眼レフカメラ１００は、取得した画像を表示装置１１３に表示することにより、ＬＶ表示を実現する。露光時間の制御は、フリッカーの周期の整数倍の時間で蓄積を行うか、フリッカーの周期よりも十分に長い時間での蓄積を行うように、制御される。これにより、フリッカーによる露光ムラが発生しないようにすることができる。そして、ＳＷ２が押されると、デジタル一眼レフカメラ１００は、今度は露光時間を制御してフリッカーによる露光ムラが発生した画像（図８に示す画像Ａ）を意図的に取得する。但し、この画像は表示装置１１３に表示されない。この時の露光時間の制御は、フリッカー周期よりも短い時間で露光を行うように制御される。これにより、フリッカーによる露光ムラを意図的に発生させることができる。

本実施形態では、デジタル一眼レフカメラ１００は、フリッカーによる露光ムラの有る画像、及び、フリッカーによる露光ムラの無い画像に基づいて、フリッカーの周期、及び垂直同期信号（ＶＤ）からの光量が最大になるタイミングを検出する。フリッカーの周期及びＶＤからの光量が最大になるタイミングが分かれば、フリッカーの光量変化の少ないタイミングが分かる。その後、デジタル一眼レフカメラ１００は、検出結果に基づき、光量変化の少ないタイミングで画像（第２の画像）を撮像する。これにより、フリッカーによる露光への影響を抑えた画像を取得することができる。

図９は、露光ムラの有る画像及び露光ムラの無い画像に基づいて光量変化の少ないタイミングを検出するための演算処理の概念図である。デジタル一眼レフカメラ１００は、画像Ａを画像Ｂで割ることにより、画像Ａ及び画像Ｂからフリッカー成分だけを抽出した画像Ｃを生成する。ここで使用される画像Ｂは、典型的には最後に取得された画像Ｂであるが、これに限定されない。デジタル一眼レフカメラ１００は、この様にして得られた画像Ｃの縞模様（即ち、画像内の輝度変化）に基づき、フリッカーの周期、及び、ＶＤからの光量が最大になるタイミングを検出し、光量変化の少ないタイミングを検出する。

なお、画像Ａは、フリッカーによる露光ムラを発生させるために短い露光時間で撮影された画像であり、反対に画像Ｂはフリッカーによる露光ムラが発生しないようにフリッカーの周期の整数倍もしくはそれ以上の露光時間で撮影された画像である。そのため、露光時間以外を同じ条件にして画像Ａ及び画像Ｂを撮影した場合、露光時間の差に起因して両者の露光量に差が生じる。そこで、デジタル一眼レフカメラ１００は、画像取得時のセンサーゲインを調整したり、取得された画像にゲインをかけたりして、画像Ａ及び画像Ｂの露光量を一致させる。また、画像Ａの撮像時と画像Ｂの撮像時との間に被写体の位置が移動したり、カメラの向きが変わっていた場合には、デジタル一眼レフカメラ１００は、画像の画面を分割してそれぞれの画像の一致度を計算し、画像の位置合わせを行ってから割り算を行う。

図１０は、図９の画像Ｃにおける垂直方向の光量変化（実線）と、この光量変化の隣接差分（破線）とを示す図である。図１０を参照して、フリッカーの周期、及び、ＶＤからの光量が最大になるタイミングを検出する方法を説明する。ここで、破線の値が「０」の時が、光量変化の極大値もしくは極小値を示している。特に、破線の値が正から負へ変化する時の「０」値は極大値になる。この極大値が画面の何行目か分かれば、水平同期信号（ＨＤ）の周期を基にしてＶＤから極大値までの時間を求めることができる。また、破線の「０」から「０」までの時間を求めることにより、フリッカーの周期を求めることができる。ここで求めた極大値の時刻とフリッカーの周期から、次の撮影タイミング、即ち、フリッカーの光量変化の少ないタイミングを求めることができる。

なお、ここでは、デジタル一眼レフカメラ１００は画像Ｃに基づいて、即ち、画像Ａ及び画像Ｂの両方に基づいてタイミング検出を行うものとしたが、画像Ａだけに基づいてタイミング検出を行ってもよい。図９に示すように、画像Ａにも、画像Ｃと同様の縞模様が表れるため、画像Ａに基づいて図１０に示すようなグラフを生成することも可能である。この場合、被写体の存在によりグラフの波形が乱れる可能性があるが、必ずしもタイミング検出が不可能になる訳ではない。他方、画像Ｃに基づけば、画像Ａのみに基づく場合に比べて、タイミング検出の精度を向上させることができる。

図１１は、デジタル一眼レフカメラ１００による撮像処理を示すフローチャートである。本フローチャートの各ステップの処理は、特に断らない限り、デジタル一眼レフカメラ１００の全体制御・演算部１０１がＲＯＭ（不図示）に格納されたプログラムを実行して各ブロックを制御することにより実現される。

Ｓ１１０１で、デジタル一眼レフカメラ１００は、図８に示す画像Ｂのような露光ムラの無い画像を取得する。Ｓ１１０２で、デジタル一眼レフカメラ１００は、ＳＷ２が押下されたか否かを判定する。ＳＷ２が押下されるまでは、Ｓ１１０１において、露光ムラの無い画像が繰り返し取得される。Ｓ１１０３で、デジタル一眼レフカメラ１００は、図８に示す画像Ａのような露光ムラの有る画像を取得する。Ｓ１１０４で、デジタル一眼レフカメラ１００は、図９及び図１０を参照して説明した方法により、フリッカーの光量変化の少ないタイミングを検出する。Ｓ１１０５で、デジタル一眼レフカメラ１００は、Ｓ１１０４で検出されたタイミングで撮像を行う。その後、処理はＳ１１０１に戻り、同様の処理が繰り返される。

なお、デジタル一眼レフカメラ１００は、光源にフリッカーが有るか否かを事前に判定してもよい。光源にフリッカーが無い場合、デジタル一眼レフカメラ１００は、ＳＷ２が押下された場合、タイミング検出処理とは無関係に撮像を行う。

図１２は、図１１に示す撮像処理に対応する、フリッカーの光量変化及び画像の蓄積タイミングを示す図である。図１２において、点線がセンサーのリセット、実線が読み出し、点線から実線の横方向の間が画像の蓄積時間に対応する。画像Ｂの蓄積時間はフリッカーの周期よりも十分に長いので、フリッカーによる露光ムラは発生しない。そして、画像ＢはＬＶ表示に使用される。ここで、ＳＷ２が押されて撮像指示が受け付けられると、デジタル一眼レフカメラ１００は、フリッカーの周期よりも短い蓄積時間で画像Ａを取得する。画像Ａにおいてはフリッカーによる露光ムラが発生しているが、この画像はＬＶ表示には使用されない。その後、デジタル一眼レフカメラ１００は、フリッカーの光量変化の少ないタイミングを検出し、検出されたタイミングで画像Ｄを取得する。これにより、フリッカー光源下で高速のシャッター速度で撮影を行っても、フリッカーの発生しない画像を撮影することが可能となる。

なお、図１２においては、作図上の理由により、画像Ｄのためにシャッター走行している時間が比較的長く、その間に光量が大きく変化している。しかしながら、実際の走行時間は、図６に示した程度の時間であり、光量がほぼ最大の間にシャッターの走行は完了する。このことは、これ以降の図でも同様である。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、デジタル一眼レフカメラ１００は、まずフリッカーによる露光ムラのある画像を取得し、この画像に基づいてフリッカーの光量変化の少ないタイミングを検出し、その後、検出されたタイミングで撮像を行う。これにより、フリッカーが静止画の露光に与える影響を低減することが可能となる。

なお、本実施形態では、ＬＶ表示中に静止画撮影を行う場合について説明したが、本発明はそのような場合に限定されない。例えば、動画撮影中に静止画撮影を行うような場合にも、本実施形態の概念を利用可能である（この場合、図８の画像Ｂは、ＬＶ表示用の画像ではなく、動画像の１フレームに対応する）。

＜変形例＞
図１３は、図１２の変形例１を示す図である。図１２では、デジタル一眼レフカメラ１００は、静止画撮影タイミングであるＳＷ２がオンする時まで、ＬＶ表示用の画像Ｂを取り込み、ＳＷ２がオンしてからフリッカーのタイミング検出用の画像Ａの取り込みを開始していた。画像Ａの取り込みのタイミングが静止画撮影のタイミングに近いほど、フリッカーのタイミング検出の精度が向上するので、図１２の例は、検出精度の向上という点では優れている。しかしながら、図１２の例では、ＳＷ２が押されてから画像Ａの取り込みを行うため、その分静止画撮影までのレリーズタイムラグが長くなってしまう。

そこで、変形例１では、図１３に示すように、デジタル一眼レフカメラ１００は、ＬＶ表示用の画像Ｂを取り込んでいる間に、画像Ｂを数回取得する度に１回程度、定期的にフリッカーのタイミング検出用の画像Ａの取り込み行う。そして、デジタル一眼レフカメラ１００は、ＳＷ２がオンしてからの画像Ａの取り込みは行わない。これにより、レリーズタイムラグを短縮することが可能となる。

図１４は、図１２の変形例２を示す図である。変形例１（図１３）では、デジタル一眼レフカメラ１００は、ＬＶ表示用の画像Ｂを取り込んでいる間に、定期的にフリッカーのタイミング検出用の画像Ａの取り込み行った。そのため、画像Ａを取り込んでいるタイミングで、画像Ｂの表示周期（即ち、ＬＶ表示のフレームレート）が乱れることになる。

そこで、変形例２では、図１４に示すように、デジタル一眼レフカメラ１００は、ＬＶ表示用の画像Ｂの取り込みと、フリッカーのタイミング検出用の画像Ａの取り込みとを倍の周期で交互に行う。これにより、表示周期の乱れが発生しないようにすることができる。

図１５は、図１２の変形例３を示す図である。図１２〜図１４では、デジタル一眼レフカメラ１００は、フリッカーのタイミング検出用の画像Ａを、ＬＶ表示用の画像Ｂと同じ撮像素子（撮像素子Ａ１０６）で取り込んでいるため、ＬＶ表示モードの時しかフリッカーのタイミング検出ができない。

そこで、変形例３では、図１５に示すように、デジタル一眼レフカメラ１００は、フリッカーのタイミング検出用の画像Ａの取得を、被写体の本画像（画像Ｄ）を取得するための撮像素子Ａ１０６ではなく、ＡＥ検出用の撮像素子Ｂ１１６を用いて行う。これにより、撮影者がファインダー１２３を覗いていて撮像素子Ａ１０６に被写体像が無い状態でも、フリッカーのタイミング検出を行うことができる。そして、デジタル一眼レフカメラ１００は、ＳＷ２が押されたタイミングでフリッカーのタイミングを検出し、撮像素子Ａ１０６を用いて被写体の本画像（画像Ｄ）を取得する。

［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。即ち、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、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又は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。

Claims

撮像手段と、
前記撮像手段を用いて得られた画像データに基づいて、フリッカーの光量変化が少ない所定のタイミングを検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記所定のタイミングに基づいて、前記撮像手段の露光タイミングを決定する決定手段と、
を有し、
前記撮像手段は、動画用の画像データの取得を開始してから静止画用の画像データの取得を開始するまでの間に、フリッカー光源の光量変化周期よりも短い第１の露光時間で画像データを取得し、
前記検出手段は、前記第１の露光時間を用いて取得された画像データと前記動画用の画像データに基づいて、前記所定のタイミングを検出し、
前記決定手段は、前記検出手段が検出した前記所定のタイミングに基づいて、前記静止画用の画像データを取得するための前記撮像手段の露光タイミングを決定することを特徴とする撮像装置。
前記検出手段は、前記動画用の画像データと前記第１の露光時間を用いて取得された画像データとの比較結果に基づいて、前記所定のタイミングを検出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
撮像指示を受け付ける受け付け手段を有し、
前記撮像手段は、前記動画用の画像データを繰り返し取得しているときに前記受け付け手段が前記撮像指示を受け付けた場合、前記受け付け手段が前記撮像指示を受け付けてから前記撮像指示に応じて静止画用の画像データの取得を開始するまでの間に、前記第１の露光時間を用いて画像データを取得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。
前記撮像手段は、前記動画用の画像データを取得してから次に前記動画用の画像データを取得するまでの間に、前記第１の露光時間を用いて画像データを取得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。
撮像指示を受け付ける受け付け手段を有し、
前記検出手段は、前記受け付け手段が前記撮像指示を受け付ける前に前記第１の露光時間を用いて取得された画像データに基づいて、前記所定のタイミングを検出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。
前記撮像手段は、前記動画用の画像データを繰り返し取得しているときに前記受け付け手段が前記撮像指示を受け付けた場合、前記受け付け手段が前記撮像指示を受け付けてから前記撮像指示に応じて静止画用の画像データの取得を開始するまでの間に、前記第１の露光時間を用いて画像データを取得しないことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
前記撮像手段は、定期的に前記第１の露光時間を用いて画像データを取得することを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像装置。
前記検出手段は、前記第１の露光時間を用いて取得された最新の画像データに基づいて、前記所定のタイミングを検出することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
前記第１の露光時間を用いて取得された画像データに基づく画像を動画用として表示手段に表示しないように制御する表示制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
前記撮像手段は、フリッカー光源の光量変化周期の整数倍と等しい第２の露光時間を用いて前記動画用の画像データを取得し、
前記検出手段は、前記第１の露光時間を用いて取得された画像データを前記第２の露光時間を用いて取得された画像データで割ることにより得られる画像データに基づく画像内の輝度変化に基づいて、前記所定のタイミングを検出することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の撮像装置。
前記第１の露光時間と前記第２の露光時間の差に起因する露光量の差を補正するように、前記第１の露光時間を用いて取得される画像データ及び前記第２の露光時間を用いて取得される画像データのゲインを調節するゲイン調節手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
撮像手段を備えた撮像装置の制御方法であって、
前記撮像手段を用いて得られた画像データに基づいて、フリッカーの光量変化が少ない所定のタイミングを検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された前記所定のタイミングに基づいて、前記撮像手段の露光タイミングを決定する決定工程と、
動画用の画像データの取得を開始してから静止画用の画像データの取得を開始するまでの間に、フリッカー光源の光量変化周期よりも短い第１の露光時間で前記撮像手段に画像データを取得させる撮像工程と、
を有し、
前記検出工程では、前記第１の露光時間を用いて取得された画像データと前記動画用の画像データに基づいて、前記所定のタイミングを検出し、
前記決定工程では、前記検出工程で検出された前記所定のタイミングに基づいて、前記静止画用の画像データを取得するための前記撮像手段の露光タイミングを決定することを特徴とする撮像装置の制御方法。
請求項１２に記載の撮像装置の制御方法の各工程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。
請求項１３に記載のプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。