JP2020088669A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フリッカーが生じる光源下で撮影を行っても、レリーズタイムラグが遅くなることや、コマ速が遅くなることを抑えること。さらに、一つの画像内で露出ムラや色ムラの発生や、複数の画像間での露出や色温度のばらつきの発生を抑えた良好な画像の取得ができる撮像装置を提供すること。【解決手段】 フリッカーが発生している場合に、シャッターによる露光動作時間がフリッカー周期よりも短い際には、光量が最小になる時刻と、商用電源周期のゆらぎによる誤差分を加味した時刻に掛かることがないように、シャッターによる露光開始タイミングを最小の遅延で済むように調整する。さらに、調整した露光開始から終了までの動作期間内で、フリッカーによる露光量と基準露光量との露光量差が所定値以上の場合に、基準露光量に対する露光量差に応じて、シャッターの先幕と後幕のうち一方で幕走行中の走査速度を制御して変化させる構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラに代表される撮像装置に関し、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。

従来室内光源として普及している蛍光灯のようなフリッカーが生じる光源下でシャッタースピードを高速にした撮影を行うと、一つの画像内で露出ムラや色ムラが発生したり、連続で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った。

このような問題に対して、特許文献１には、フリッカーを検知し、かつ連続撮影モードの場合、連続撮影の合間に光量変化の算出を行い、露光時間の中心と被写体の光量が最大となるタイミングを略一致するように制御して露光する技術が開示されている。

特許文献２では、複数の画素を有するＸＹアドレス型の撮像素子と、画素に電荷の蓄積を開始させる電子式の先幕シャッターを有する撮像装置において、フリッカーを検知し、撮影前に光量変化の算出を行う。そして、予測された光量の変化に応じて、それぞれのラインごとの画素の電荷蓄積量が所定の範囲になるように、電子式の先幕シャッターのリセットタイミングを制御して露光する技術が開示されている。

特開２０１４−２２０７６３号公報 特開２０１６−５２５０号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示された従来技術では、フリッカーが生じる光源下で撮影の際に露光時間の中心と被写体の光量が最大となるタイミングが略一致するように、本来の撮影タイミングから遅くなる側にずらして露光することになる。そうすると、最初の撮影時のレリーズタイムラグが遅くなることや、連続撮影時はコマ速が遅くなってしまう。

また、上記の特許文献２に開示された従来技術では、それぞれのラインごとの画素の電荷蓄積量が所定の範囲になるように、電子式の先幕シャッターのリセットタイミングを制御して露光する。しかし、蛍光灯のような商用電源周波での光量変化周期は±０．４Ｈｚ程度のゆらぎが生じるので、予測した光量最小値のタイミングと実際の光量最小値のタイミングがずれやすくなる。特に、フリッカーにより光量が最小となる部分では光量変化が大きく、かつ屈曲した変化点になる。そうすると、僅かでもタイミングがずれた場合には一つの画像内で局所的な露出ムラや色ムラが発生してしまう。

そこで、本発明の目的は、フリッカーが生じる光源下でシャッタースピードを高速にした撮影の際に、最初の撮影時のレリーズタイムラグが遅くなることや、連続撮影時はコマ速が遅くなることを抑えることである。さらに、一つの画像内で露出ムラや色ムラの発生や、連続で撮影した複数の画像間での露出や色温度のばらつきの発生を抑えた良好な画像の取得ができる撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
撮像素子と、少なくとも先幕と後幕の一方が幕走行中の走査速度を可変可能であるシャッター手段と、前記シャッターによる露光開始から終了までの動作期間の算出手段およびその制御手段と、所定の周波数に応じて光源の明るさが変動するフリッカー周期を検出する周期検出手段と、前記フリッカー周期中の光量変化量を算出する手段と、を有する撮像装置において、前記フリッカーが発生している場合に、前記シャッターによる露光開始から終了までの動作時間が前記フリッカー周期よりも短い際には、前記シャッターによる露光開始から終了までの動作期間が、前記フリッカー周期検出手段により予測した光源の明るさが最小になる時刻と、少なくとも商用電源周期のゆらぎによる誤差分を加味した時刻に掛かることがないように、前記シャッター手段による露光開始タイミングを最小の遅延で済むように前記制御手段により調整するとともに、前記調整した露光開始から終了までの動作期間内において、前記フリッカーによる光量変化量の算出手段により基準露光量に対する露光量の差異を算出して予測し、所定値以上の差異が生じた場合に、前記基準露光量に対する露光量の差異に応じて前記シャッター手段のうち少なくとも先幕と後幕のうち一方で幕走行中の走査速度を制御して変化させ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シャッタースピードを高速にした撮影の際に、最初の撮影時のレリーズタイムラグが遅くなることや、連続撮影時はコマ速が遅くなることを抑えることができる。さらに、一つの画像内で露出ムラや色ムラの発生や、連続で撮影した複数の画像間での露出や色温度のばらつきの発生を抑えた良好な画像の取得ができる撮像装置を提供することができる。

撮像シーケンス 撮像装置の概略構成図 電子先幕式シャッターの説明図 フリッカーによる光量変化の周期を示す図 明滅による光量最小タイミングとシャッターでの露光動作期間が重ならなかったことを示す図 明滅による光量最小タイミングとシャッターでの露光動作期間が重なったことを示す図 図５になった場合に、フリッカーによる光量最小タイミングとシャッターでの露光動作タイミングが重ならないように、露光動作開始タイミングをずらしたことを示す図 フリッカーによる光量の変化及び積分された露光量の変化を示した図 一実施形態のおける撮像素子による電子先幕シャッター、メカ後幕シャッター、積分された露光量の関係を示した図

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、本発明の実施形態にかかわる撮像装置のフリッカーが生じる光源下でのシャッタースピードを高速にした撮影の際に、最初の撮影時のレリーズタイムラグが遅くなることや、連続撮影時はコマ速が遅くなることを抑えた撮影、さらに、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である。

以下、図１から図９を参照して、本発明の第１の実施例による、撮像装置のフリッカーの影響を低減させた撮影について説明する。

図２は、本発明の実施形態にかかわ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、例えば、ＣＭＯＳセンサーのようなＸＹアドレス型のセンサーで構成され、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、一眼レフカメラに一般的に使用される後幕のシャッター幕を有するフォーカルプレーン型のメカ式シャッターであり、レンズユニット２００を介して入射した光学像を、撮像素子１０３のライン毎に順番に遮光するように走行し、露光時間の制御と遮光を行う。

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）と測光センサー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ー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、測光センサー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。測光センサー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ー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、測光センサー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、測光センサー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に測光・合焦動作などの撮影準備動作の開始指示を入力するレリーズＳＷ１や撮影動作の開始指示を行うためのレリーズＳＷ２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。レリーズＳＷ１、ＳＷ２は２段式スイッチになっている。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。

メディア１１５はカメラ本体から着脱可能であり、撮像した画像データなどを記録する。また、各種データが記録されたメディア１１５をカメラから取り外し、パソコン等でメディア１１５の内容を読み込み、画像処理を行う事が出来るようになる。

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３を用いて電子式の先幕シャッターと、メカ式の後幕シャッターを用いて撮像素子１０３の露光量を制御する電子先幕シャッター動作について説明する。

図３は電子先幕シャッター撮影の際に撮像素子１０３とメカ式の後幕シャッター１０４とを用いて露光量が適正となるように制御を行い、画像データを読み出す撮像素子１０３の動作を示すシーケンス図である。

電子先幕シャッターの動作では、撮像素子１０３の第１ラインにおいて、まず時刻ｔ３０１からｔ３０２の間、パルスが印加される。これにより第１ラインの各画素にあるフォトダイオード（不図示）とフローティングデュフュージョン（不図示）に蓄積されている不要電荷を除去するリセット動作が行われる。そして、時刻ｔ３０２でパルスの印加が解除されて第１ラインの各画素のフォトダイオードに発生する電荷の蓄積動作が開始される。

続いて、時刻ｔ３０３で第２ラインの蓄積動作が開始され、時刻ｔ３０４で第３ラインの蓄積動作、時刻ｔ３０５で第４ラインの蓄積動作が開始される。このように、最終ラインまで順次ラインを走査するようにリセット解除と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として動作させている。

これに続いて、メカ式の後幕シャッター１０４を走行により走査させてｔ３０６で遮光させて、撮像素子１０３の第１ラインの画素への電荷蓄積を止めることで、露光量が適切になるよう制御している。その後、時刻ｔ３０７からｔ３０８の間、各画素にあるフォトダイオード（不図示）に蓄積された電荷をフローティングデュフュージョン（不図示）部に転送する転送動作が行われる。

続いて、各画素にあるフローティングデュフュージョン（不図示）部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（不図示）に出力される。読み出し回路（不図示）で一時的に保持された画素データは、水平走査回路（不図示）によって時刻ｔ３０８より出力される。そして、時刻ｔ３０９で第１ラインにおける画素からの画像データの読み出しが完了する。このようにして順次に最終ラインまでの画像データの読み出しがｔ３１１で完了する。

次に、フリッカーの影響を低減させた画像を撮影する動作の説明を行う。

図１は、本実施形態に係る、フリッカーによる光量変化を判断し、シャッターによる露光開始タイミングと、幕走行中の走査速度を制御して変化させて撮影を行う撮像装置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Ｓ２０１で不図示のレリーズＳＷ１の状態を確認する。レリーズＳＷ１がオンしていたら撮影準備動作を開始するためにステップＳ２０２へ移行する。

ステップＳ２０２では測光動作を行う。測光動作では、測光センサー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、測光センサー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、図４に示すように、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、測光センサー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ー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Ｓ２０３で測光センサー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。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は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。

本実施形態では、測光センサー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、測光センサー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。

測光センサー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。

ステップＳ２０３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、Ｓ２０４でＩＣＰＵ１１２は、読み出した画像信号に基づいて図４に示すようなフリッカー検出演算を行い、その後の時刻に対する光源の光量変化量を予測する。

その後、ステップＳ２０５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レリーズスイッチＳＷ２がＯＮされているか否かを判断する。レリーズスイッチＳＷ２がＯＮされていない場合は、ステップＳ２０１に戻り、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の一連の動作を繰り返すことで、図４に示すようなフリッカー光源の時刻に対する光量変化を最新のものに更新していく。

レリーズスイッチＳＷ２がＯＮされている場合、ステップＳ２０６へ移行する。ステップＳ２０６で、カメラマイコン１０１は、ステップＳ２０４で求めた結果より、フリッカーのある光源環境かどうか判断する。フリッカーの無い光源環境と判断すると通常レリーズシーケンスへ移行する。フリッカーのある光源環境だと判断するとステップＳ２０７へ移行する。

ステップ２０７では、カメラマイコン１０１により、ステップ２０２で決定されたシャッタースピードＴｖ値から、露光動作時間を算出する。具体的には、図３の撮像素子１０３の１ライン目のリセット動作開始ｔ３０１から、シャッター１０４のメカ式の後幕シャッターによる全ライン遮光終了ｔ３０８までの時間である。

ステップＳ２０８では、ステップＳ２０７の結果と、ステップＳ２０４でのフリッカー検出演算により求めた明滅周期結果との比較により、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判断をする。シャッター制御を行う条件、つまり、ステップＳ２０９へ進むための条件は、露光動作時間がフリッカーによる光量変化周期の時間内に収まることである。

具体的には、図３に示す、撮像素子１０３の１ライン目のリセット動作開始ｔ３０１から、シャッター１０４のメカ式の後幕シャッターによる全ライン遮光終了ｔ３０９までの時間が、図４のフリッカーによる光量変化周期に係るｔ３１２内に収まることである。

閾値で表すと、露光動作時間が、フリッカーよる光量変化周期が例えば約１０ｍｓと、一般的な商用電源周波数での明滅周期に対するゆらぎ±０．４Ｈｚによる誤差分の約０．１ｍｓを差し引いた９．９ｍｓよりも短いか否かとなる。

ステップＳ２０８でフリッカーの影響を低減させるシャッター制御を行うと判断されなかった場合、通常レリーズシーケンスへ移行する。ステップＳ２０８でフリッカーの影響を低減させるシャッター制御を行うと判断された場合、ステップＳ２０９に移行する。

ステップＳ２０９では、カメラマイコン１０１により、図３に示す、所定の時間後の露光動作の開始タイミングｔ３０２から終了タイミングｔ３０８までの期間を算出する。露光動作の開始タイミングｔ３０２は、および、シャッター１０４のメカ式の後幕シャッターによる１ライン目の遮光終了時刻ｔ３０６までの動作タイムラグから露光時間Ｔ分を差し引いた、撮像素子１０３の１ライン目の蓄積動作開始時刻ｔ３０２となる。また、露光動作の終了タイミングは、シャッター１０４のメカ式の後幕シャッターによる最終ラインの遮光終了時刻ｔ３１０となる。

ステップＳ２１０では、ステップＳ２０９の結果と、ステップＳ２０４でのフリッカー検出演算により求めた光量変化周期の予測との比較により、露光動作開始タイミングを変更するシャッター制御を行うか否かの判断をする。シャッター制御を行う条件、つまり、ステップＳ２１１へ進むための条件は、図５、図６に示すように、露光動作の開始時刻ｔ３０２から終了時刻ｔ３１０までの期間が、フリッカーの光量変化による光量最小タイミングと、そこから一般的な商用電源周波数での光量変化周期に対するゆらぎ±０．４Ｈｚによる誤差分である約±０．０５ｍｓを含む期間ｔ３１２に重ならないか否かである。

ステップＳ２１０で、図５にように重ならないと判断された場合、露光動作開始タイミングを変更せずに次のシャッター制御を行うステップＳ２１２へ移行する。

ステップＳ２１０で、図６にように重なると判断した場合、ステップＳ２１１へ移行する。ステップＳ２１１では、カメラマイコン１０１により、撮像素子１０３の１ライン目のリセット動作開始タイミングを算出する。具体的には、図７に示すような、予測した光源の明るさが最小になる時刻と、商用電源周期のゆらぎによる誤差分を加味した時刻に掛かることがない、最小の遅延で済む時刻ｔ３０２である。そして、この時刻を次のシャッター制御を行うステップＳ２１２での露光動作開始タイミングとして設定し、ステップＳ２１２へ移行する。

ステップＳ２１２では、カメラマイコン１０１により、ステップＳ２０４でのフリッカー検出演算により求めた明滅周期の予測結果から、設定した露光動作開始タイミングから終了までの基準光量に対する露光量差の算出を行う。

図８は光量変化と積分された露光量を示す。図８（ａ）は太陽光等の短期間では光量変化が極小さい光量（以下、基準光量とする）を点線で示し、フリッカー発生時の光量を実線で示している。図８（ｂ）は基準光量時のシャッター開始信号からの積分された露光量を点線で示し、フリッカー発生時におけるシャッター開始信号からの積分された露光量を実線で示している。図８（ａ）と図８（ｂ）の横軸は同じ時間軸を表している。

図８で示すように、基準光量である点線の場合は、積分された露光量は直線的に増えていくので所定の時間間隔の露光量は常に一定である。つまり、ユーザが任意に設定可能なシャッタースピードＴｖでの露光時間Ｔにおいて、撮像素子１０３のライン画素毎の露光量は同じである。この一定である露光量を本実施形態では基準露光量とする。

それに対し、フリッカーが発生していて光量が変化する実線の場合は、積分された露光量は曲線となる。そのため、所定の時間間隔の露光量はタイミングによって変化してしまう。つまり、ユーザが任意に設定可能な露光時間Ｔにおいて、撮像素子１０３のライン画素毎の露光量は増減してしまう。このように、ライン毎に基準露光量に対する露光量の差である露光量差が生じてしまう。

ステップＳ２１３で、ステップＳ２１２にて求めた露光量差を用いて、撮像素子１０３の各ラインの露光時間の補正が必要であるか否かを判断する。例えば、閾値を±０．３ＥＶとしてもよい。

ステップＳ２１３で、撮像素子１０３の各ラインの露光時間の補正が必要であると判断すると、ステップ２１４で露光時間の補正を行うための幕走行中の走査曲線の算出を行う。

図９は電子先幕・メカ後幕の幕走行中の走査曲線とフリッカーにより光量が変化する場合の積分された露光量を示す。

ここで、あらかじめ測定してあるメカ後幕の幕走行中の走査曲線からあるタイミングｔａに注目してみると、このときに必要な露光量Ｌから、電子先幕シャッターの露光開始タイミングはｔｃとなり、露光時間はＴ’となる。ここからわかるようにフリッカー発生時の光量が変化する場合に、画面全体の露光量を一定にするためにはＴ’の時間を、電子先幕である撮像素子１０３の全てのラインでの露光開始タイミングを求める必要がある。そして、その撮像素子１０３のライン毎に変化するＴ’時間で電子先幕シャッターの幕走行の走査曲線を制御して変化させることで画面全体の露光量を一定とすることができる。

また、本実施形態ではシャッターの幕走行制御を容易にするために線形近似でフリッカー時の先幕走行中の走査曲線の算出を行っている。露光量を均一にするために基準光量時の先幕走行中の走査曲線と比べ、フリッカー時の先幕走行の走査曲線は、撮像素子１０３の１ライン目付近では露光時間が短く、最終ライン付近では露光時間が長くなるように設定される。

ステップＳ２１５では、ステップＳ２１４にて求めた先幕走行中の走査曲線の変化をもとに、撮像素子１０３を使用した電子先幕の幕走行中の走査速度を制御して変化させるための各ラインの線順次リセットタイミングを算出する。

ステップＳ２１６では、撮像素子１０３に光束を導けるよう、カメラマイコン１０１により不図示のミラー駆動機構を作動させ、ハーフミラー１０５をミラーアップ状態に移動させる。

ステップＳ２１７で、カメラマイコン１０１は、露光動作の開始から終了による撮像を開始させる。そのために、ステップＳ２１８で、撮像素子１０３は、ステップＳ２１５で求めた電子先幕を制御するための各ラインの線順次に走査させ、リセットタイミング毎に、各ラインの画素への電荷をリセットしたのち電荷の蓄積を開始する。

これに引き続いて、ステップＳ２１９でメカの後幕シャッター１０４を走行させて走査させ、遮光するにより撮像素子１０３のライン毎の画素への電荷蓄積を無くすことで、各ラインの画素への露光動作を終了させる。

ステップＳ２２０で、撮像素子１０３の各ラインの画素の電荷蓄積を１ライン目から最終ラインまで線順次にフローティングデュフュージョン（不図示）部に転送する転送動作を行う。続いて、各画素にあるフローティングデュフュージョン（不図示）部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（不図示）に出力する。読み出し回路（不図示）で一時的に保持された画素データは、水平走査回路（不図示）によって順次出力し、最終ラインまでの画素からの画像データの読み出しを終了することで撮像が完了する。

ステップＳ２２０で読み出した画像データは、ステップＳ２２１で記録メディア１１５に書き込むことで撮像が完了する。そして、ステップＳ２２２で、カメラマイコン１０１は不図示のミラー駆動機構を作動させミラーダウン状態に移動させる。ステップＳ２２３で、メカ式の後幕シャッター１０４を不図示の後幕シャッター駆動機構を作動させ初期位置にチャージする。但し、ステップＳ２２０、ステップＳ２２１は、ステップＳ２２２との順序が前後してもよい。

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、図７に示すように、シャッターによる露光開始から終了までの動作期間が、フリッカー周期検出手段により予測した光源の明るさが最少になる時刻と、少なくとも商用電源周期のゆらぎによる誤差分を加味した時刻に掛かることがないように、前記シャッター手段による露光開始タイミングを最小の遅延で済むように調整している。

さらに、調整した露光開始から終了までの動作期間内において、図８、図９のように、基準露光量に対する差異を算出して予測し、所定値以上の差異が生じた場合に、前記基準露光量に応じて電子先幕の幕走行中の走査速度を制御して変化させている。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隊タイミングを制御することにより、撮影時のレリーズタイムラグが遅くなることや、フリッカーの影響による一つの画像内で露出ムラや色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Ｓ２２４でカメラマイコン１０１は、レリーズスイッチＳＷ２の状態を確認する。レリーズスイッチＳＷ２がＯＮされている場合、連続撮影（連写）が行われると判断し、ステップＳ２０９のシーケンスから繰り返して動作が行われる。

なお、ステップＳ２０９から動作が行われるのは、連続撮影中に光源が周波数の異なる別の電源に変化する可能性は低く、連続撮影中の光量変化周期のズレは、一般的な商用電源周波数に対するゆらぎ分＋０．４Ｈｚによる誤差分のズレだけと考えてよいためである。

以上のように、連続撮影時においても、フリッカーの影響を低減させるシャッター制御として、図１のステップＳ２０８からステップＳ２２３に示す動作を繰り返す。これにより、連続撮影時のコマ速が遅くなることや、撮影した複数の画像間での露出や色温度のばらつきの発生を抑えることができる。

また、本実施形態では、電子式の先幕シャッターとメカ式の後幕シャッターを用いて撮像素子１０３の露光量を制御する電子先幕シャッター先幕の幕走行中の走査速度を制御して変化させることで、フリッカーの影響を低減させた画像を撮影する説明を行った。しかし、後幕にステッピングモーターでシャッター幕を走査させるシャッター等により、後幕走行中の走査速度を制御して変化させて行ってもよい。その場合、本実施形態で説明した先幕走行中の走査速度の制御による変化と同様の方法で、後幕走行中の走査速度の制御による変化を行い、画面全体の露出量を一定とすればよい。あるいは、先幕走行中の走査速度の制御による変化と、後幕走行中の走査速度の制御による変化との組み合わせにより画面全体の露光量を一定とすればよい。

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 ＣＰＵ（カメラマイコン）、１０３ 撮像素子、
１０４ メカ式後幕シャッター、１０８ 測光センサー、１１２ ＩＣＰＵ

Claims (3)

1. 撮像素子と、
   少なくとも先幕と後幕の一方が走行速度を可変可能であるシャッター手段と、
   前記シャッターによる露光開始から終了までの動作期間の算出手段およびその制御手段と、
   所定の周波数に応じて光源の明るさが変動するフリッカー周期を検出する周期検出手段と、
   前記フリッカー周期中の光量変化量を算出する手段と、
   を有する撮像装置において、
   前記フリッカーが発生している場合に、
   前記シャッターによる露光開始から終了までの動作時間が前記フリッカー周期よりも短い際には、
   前記シャッターによる露光開始から終了までの動作期間が、前記フリッカー周期検出手段により予測した光源の明るさが最小になる時刻と、少なくとも商用電源周期のゆらぎによる誤差分を加味した時刻に掛かることがないように、
   前記シャッター手段による露光開始タイミングを最小の遅延で済むように前記制御手段により調整するとともに、
   前記調整した露光開始から終了までの動作期間内において、前記フリッカーによる光量変化量の算出手段により基準露光量に対する露光量の差異を算出して予測し、
   所 定値以上の差異が生じた場合に、前記基準露光量に対する露光量の差異に応じて前記シャッター手段のうち少なくとも先幕と後幕のうち一方で幕走行中の走査速度を制御して変化させることを特徴とする撮像装置。
2. 前記シャッター手段は、複数の画素を有するＸＹアドレス型の撮像素子の画素への受光を順番に停止するように遮光するメカ式の後幕シャッターを有するフォーカルプレーン型のシャッターと、
   メカ式の後幕シャッターの走査に先行して、前記撮像素子の画素をラインごとに順番にリセットし、画素に電荷の蓄積を開始させて走査する電子式の先幕シャッターを用いることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記シャッター手段は、先幕もしくは後幕の少なくてもいずれか一方に、ステッピングモーターでシャッター幕を走査させるシャッターを用いることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。