JP2022168738A - 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】フリッカー環境下で連写撮影を行う場合に、撮像された画像の露出を安定させる。【解決手段】被写体を撮像する撮像素子と、撮像素子を用いて撮像される、第１の画像および記録用の第２の画像の少なくとも一方を用いて測光を行う測光部と、第１の画像と第２の画像のうち、フリッカーの影響の少ない画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する第２の画像の露出を決定する決定部と、を備え、第１の画像および第２の画像は、撮像素子を用いた連写中に表示部に表示可能である。【選択図】 図２

Description

本発明は、撮像装置の連写撮影における測光技術に関するものである。

近年、デジタルカメラなどの撮像装置での連写撮影において、連写速度（コマ速）の向上が求められている。また、動体に追従して連写を行う場合などに被写体を安定して画面内に捕捉できるように、ライブビュー（以下、ＬＶ）画像など、表示装置における画像の視認性の向上も求められている。

このような課題に対し、特許文献１には、連写により取得される静止画像と、ＬＶ表示用の表示用画像とを交互に表示することで視認性の向上を図る交互表示と呼ばれる技術が開示されている。しかし、この交互表示技術では、静止画像の撮像から表示用画像の撮像までの時間間隔が等間隔ではないため、画像を表示する際のフレームレートがばらついてしまうといった課題があった。

これに対し、図４に示されるような連写制御技術が提案されている。この技術では、図４（ａ）に示すように、周期的に表示用画像の撮像を行いつつ、この表示用画像の撮像が行われていない間に静止画像用の撮像を行う。これにより、画像を表示する際のフレームレートが安定する。

一方、特許文献２には、フリッカーレス撮影に関する制御が提案されている。これは、光源のフリッカーの影響による静止画撮影時の色むらや露出むらを低減させる撮影機能である。具体的には、静止画撮影時の露光中心がフリッカーのピークに一致するように制御することでフリッカーの影響を低減させる。このフリッカーレス撮影を図４（ａ）の連写制御で行った場合の制御は図４（ｂ）のようになる。図４（ｂ）における静止画像の取得では、図５に示すように静止画撮影時の露光中心がフリッカーのピークに一致するように撮像のタイミングが制御されている。

特開２０１９－７９０２４号公報 特開２０１８－１４３００５号公報

しかしながら、図４（ｂ）のような連写制御では、撮影する静止画像に対してはフリッカー光源の影響を低減させることができるが、ＬＶ表示用の表示用画像はフリッカーの影響を受けてしまう。加えて、フリッカーの影響を受けた表示用画像で測光を行う場合、静止画像の露出が変動する虞がある。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フリッカー環境下で連写撮影を行う場合に、撮像された画像の露出を安定させることである。

本発明に係わる撮像装置は、被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を用いて撮像される、第１の画像および記録用の第２の画像の少なくとも一方を用いて測光を行う測光手段と、前記第１の画像と前記第２の画像のうち、フリッカーの影響の少ない画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する前記第２の画像の露出を決定する決定手段と、を備え、前記第１の画像および前記第２の画像は、前記撮像素子を用いた連写中に表示手段に表示可能であることを特徴とする。

本発明によれば、フリッカー環境下で連写撮影を行う場合に、撮影画像の露出を安定させることが可能となる。

本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラの構成を示すブロック図。 第１の実施形態におけるカメラの連写制御を示すフローチャート。 第２の実施形態におけるカメラの連写制御を示すフローチャート。 従来例を示すタイミングチャート。 静止画撮影時の露光中心がフリッカーのピークに一致している状態を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。図１において、デジタルカメラ（以下、カメラと呼ぶ）５００は、カメラ本体１００と、レンズユニット２００と、被写体を照明するストロボ３００とを備えて構成されている。なお、本実施形態では、カメラ本体に対してレンズユニットを交換可能な一眼タイプのデジタルカメラを例に挙げて説明するが、本発明は、レンズ一体型のカメラにも適用可能である。また、ストロボを有さないカメラにも適用可能である。

まず、図１を参照して説明する。カメラ本体１００において、主ミラー１０１は、カメラ５００の動作状態に応じて回動可能であり、被写体をファインダで観測する場合は撮影光路１３０へ斜めに挿入され、レンズユニット２００からの光束を後述のファインダ光学系へ導く。また、撮影時は撮影光路１３０から退避し、レンズユニット２００からの光束は撮像素子１０３に導かれる。主ミラー１０１が撮影光路１３０上に配置された場合の位置を実線で示し、撮影光路から退避した場合の位置１０１’を点線で示す。

シャッタ１０２は、レンズユニット２００からの光束の撮像素子１０３への入射を制御するために設けられ、通常は閉じた状態で、撮影時に開いた状態となるよう駆動される。シャッタ１０２は、カメラ制御部１０５により、シャッタ制御部１１５を介して制御される。

撮像素子１０３は、被写体の撮像を行う、例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサである。撮像素子１０３は、タイミングジェネレータ１１６から出力されるタイミング信号に基づいて駆動され、被写体の光学像を光電変換してアナログ信号に変換する。アナログ信号処理部１０４は、撮像素子１０３から出力されるアナログ信号を、サンプルホールドし、アナログゲインを付加し、Ａ／Ｄ変換によってデジタル信号へと変換して出力する。カメラ制御部１０５は、アナログ信号処理部１０４から出力されたデジタル信号に、後述のデジタル信号処理を施し、メモリ制御部１２０を介して、メモリ１２１に保存する。

デジタルゲイン部１０６は、デジタル画像信号にデジタルゲインを付加して、画像処理部１０７に出力する。画像処理部１０７は、種々のデジタル信号処理、例えば、画素補間処理、色変換処理を行う。画像表示部１１９は、画像や撮影情報を表示するための（表示可能な）背面モニタで、例えば、ＬＣＤ等の画像表示装置である。

操作部１２２は、ユーザからの操作を受け付ける入力部としての各種操作部材を有する。操作部１２２は、ＡＦ（オートフォーカス）指示ボタン、撮影指示ボタン、各種操作ボタンを有し、ユーザによる入力操作をカメラ制御部１０５に伝達する。

ピント板１０９は、レンズユニット２００の一次結像面に配置され、入射面にはフレネルレンズ（集光レンズ）を有し、射出面に被写体の光学像（ファインダ像）を結像する。ペンタプリズム１１０はファインダ光路を変更する光学部材で、ピント板１０９の射出面に結像した被写体像を正立正像に変換する。接眼レンズ１１１は、ユーザがファインダをのぞいた時、ユーザの目に合わせて視度を調節できる構成を有する。測光センサ１１２は、撮像領域内を分割した各領域に対応したフォトダイオードから構成されており、ピント板１０９の射出面に結像された被写体像の輝度を測光処理部１１３に出力する。

ＡＦセンサ１１７は、カメラ制御部１０５にデフォーカス量を出力する。カメラ制御部１０５は、ＡＦセンサ１１７からのデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を決定し、通信端子１１８，２０６を介して、レンズユニット２００を駆動する。カメラ制御部１０５は、ＣＰＵからなるマイクロコンピュータであり、ＲＯＭ１３５に保存されたプログラムを、ＲＡＭ１３６に展開して実行することにより、カメラ５００全体を制御する。

レンズユニット２００は、カメラ本体１００に対して交換可能な撮影レンズである。レンズ２０１は例えば合焦用レンズやズームレンズを有するレンズ群であり、被写体からの反射光をカメラ本体１００に取り込む。絞り２０２は、その開口径を調節することにより撮影時の光量調節を行う。絞り２０２の開口径は、レンズ制御部２０５が絞り駆動部２０４を介して制御する。フォーカス駆動部２０３は、レンズ制御部２０５の指令を受けて、レンズ２０１の位置を変位させることにより焦点を合わせる。

レンズ制御部２０５は、レンズユニット２００に含まれる各部を制御する。さらに、レンズ制御部２０５は、レンズ位置取得部２０７からのレンズ２０１の位置情報に基づいて、レンズのズーム位置（焦点距離情報）や合焦面までの距離情報を得ることができる。通信端子２０６はレンズユニット２００がカメラ本体１００と通信を行うための通信端子であり、通信端子１１８はカメラ本体１００がレンズユニット２００と通信を行うための通信端子である。レンズユニット２００は、この通信端子２０６，１１８を介してカメラ本体１００内部のカメラ制御部１０５と通信する。

ストロボ３００は、カメラ本体１００に着脱可能で、本体部３１０とヘッド部３２０を有する。ストロボ制御部３０１は、発光制御を行うとともに、操作部３０４からの入力の制御等を行う。発光部３０２は、ストロボ制御部３０１からの発光指示に従って、発光する。操作部３０４は、ユーザからの操作を受け付ける入力部としての各種操作部材を有する。操作部３０４は、発光モード設定変更ボタン等の各種操作ボタンを有し、ユーザによる入力操作をストロボ制御部３０１に伝達する。カメラ接続部３０３はカメラ本体１００との接続部であり、ストロボ制御部３０１はカメラ接続部３０３、カメラ本体１００のストロボ制御部１１４を介してカメラ制御部１０５と通信する。

次に、図２は、本実施形態におけるカメラ５００の連写制御を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１では、カメラ制御部１０５は、連写開始が指示されたか否かを判定する。具体的には、カメラ本体１００が有する操作部１２２により連写開始の指示が行われたか否かを判定する。連写開始が指示された場合は、ステップＳ１０２に進み、そうでなければ、そのまま待機する。

ステップＳ１０２では、カメラ制御部１０５は、撮影モードがフリッカーレス撮影モードであるか否かを判定する。フリッカーレス撮影モードは、カメラ本体１００が有する操作部１２２によって設定され、メモリ１２１に保存されている設定である。操作部１２２は、フリッカーレス撮影を実行可能なフリッカーレス撮影モードと、撮像素子１０３の露光のタイミングをフリッカーとは無関係に制御する通常モードとを切り替えることができる。この判定の結果、フリッカーレス撮影モードと判定された場合はステップＳ１０３に進み、そうでない場合は、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０３では、カメラ制御部１０５は、撮影開始前に検知されているフリッカー検知情報から撮影環境がフリッカーが存在するフリッカー環境下にあるか否かを判定する。具体的には、起動時や撮影開始直前に所定周期で連続的に撮像を行い、連続的に得られた撮像結果の輝度信号値の変化特性からフリッカー環境であるか否かを判定する。換言すると、本実施形態では、フリッカーの検出用に取得した複数の信号（画像信号）に基づく輝度の変化に基づいて、所定の光量（レベル）以上（所定のレベル以上）となるフリッカーが発生しているか否かを判定する。なお、フリッカーの検出方法はこれに限定されるものではなく、他の方法を用いてフリッカーの発生有無およびフリッカーのレベルを検出できる構成であってもよい。撮影環境がフリッカー環境下である場合はステップＳ１０４に進み、フリッカー環境下でない場合はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部１０５は、フリッカーレス撮影を行う。フリッカーレス撮影とは、静止画撮影時の露光中心タイミングがフリッカーのピークタイミングに一致するように制御することでフリッカーの影響を低減させる撮影制御である。フリッカーレス撮影が行われるとステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、カメラ制御部１０５は、撮像素子１０５にライビュー用の画像（表示画像）の撮像を行わせる。

ステップＳ１０６では、カメラ制御部１０５は、ステップＳ１０４で取得された静止画像を用いて測光演算を行う。これにより、次の撮影に対する露出が決定される。

その後、ステップＳ１０７では、カメラ制御部１０５は、連写を継続するか否かを判定する。これは、操作部１２２による撮影指示が継続されているか否かにより判定される。連写が継続される場合はステップＳ１０３に戻り、連写が継続されない場合は、処理を終了する。

一方、ステップＳ１０２の判定でフリッカーレス撮影モードではないと判定された場合、或いはステップＳ１０８の判定でフリッカー環境下ではないと判定された場合は、カメラ制御部１０５は、ステップＳ１０８で静止画撮影を行う。ただし、ここでの撮影では、ステップＳ１０４で説明したような、静止画撮影時の露光中心タイミングをフリッカーのピークタイミングに一致させる等の制御は行われない。

ステップＳ１０８で静止画像が撮影された後に、ステップＳ１０９では、カメラ制御部１０５は撮像素子１０５にライビュー用の撮像を行わせ、ＬＶ表示を行う。

ステップＳ１１０では、カメラ制御部１０５は、ステップＳ１０９で取得した表示用画像（ライブビュー表示用画像）を用いて測光演算を行う。これにより、次の撮影に対する露出が決定される。

以上説明したように、フリッカーレス撮影における連写において、フリッカー環境で撮影を行っている場合は、フリッカーの影響を低減させている静止画画像から測光を行うことで、露出のバラツキのない静止画の撮影を行うことが可能となる。一方で、フリッカー環境でない場合（フリッカーの影響が所定以下の環境の場合）は、撮影直前の表示用画像（ＬＶ画像）から測光を行うことで、より撮影直前の最新の測光値を次の静止画撮影の露出に適用することができる。

また、フリッカー環境で撮影を行っている場合でも、記録用の静止画像と表示用のライブビュー画像のどちらかフリッカーの影響の少ない方の画像を用いて測光した結果に基づいて次の静止画撮影の露出を決定してもよい。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態におけるカメラの連写制御について説明する。ただし、図３中のステップＳ１０１からステップＳ１０９の処理は、第１の実施形態の図２と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２０１では、カメラ制御部１０５は、ステップＳ１０４の静止画撮影時にストロボ３００による発光が行われていたか否かを判定する。この判定で、静止画撮影時に発光が行われていない場合はステップＳ２０２へ進む。静止画撮影時に発光が行われていた場合はステップＳ１１０に進み、表示用画像から測光演算を行う。

ステップＳ２０２では、カメラ制御部１０５は、ステップＳ１０４のフリッカーレス撮影後にＬＶ用に撮像された表示用画像がフリッカーの影響を受けているか否かを判定する。具体的には、蛍光灯などの１００Ｈｚ(もしくは１２０Ｈｚ)で明滅するフリッカー環境に対し、表示用画像が、フリッカーの影響を受けない１／１００秒(もしくは１／１２０秒)のフリッカー周期の整数倍の蓄積時間で撮像できているか否かで判定する。表示用画像がフリッカー周期の整数倍の蓄積時間（露光時間）で撮像されていてフリッカーの影響を受けていない場合は、ステップＳ１１０に進み、表示用画像から測光演算を行う。表示用画像がフリッカーの影響を受けている場合は、ステップＳ１０６へ進み、静止画像から測光演算を行う。

また、ステップＳ２０３では、ステップＳ１０７で連写が継続判定された場合に、カメラ制御部１０５は、フリッカーの再検知を行う。

以上説明したように、フリッカーレス撮影を行っている場合でもストロボによる発光が行われた場合は、発光の影響のため静止画像から正しく測光演算することができなくなることを考慮し、表示用画像から測光演算を行う。また、表示用画像にフリッカー光源の影響が有るか否かを判定して、静止画像から測光演算を行うか、表示用画像から測光演算を行うかを判定する。これらの処理により、フリッカー環境下での露出のバラツキのない静止画の撮影を行うことが可能となる。さらに、連写撮影中にフリッカーの再検知を周期的に行うことにより、連写中に環境が「フリッカー有り」から「フリッカー無し」、もしくは、「フリッカー無し」から「フリッカー有り」に変わった場合でも、表示用画像で測光するか静止画像から測光するかの判定を切り替えることもできる。

（他の実施形態）
また本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出し実行する処理でも実現できる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：カメラ本体、１０３：撮像素子、１０５：カメラ制御部、２００：レンズユニット、３００：ストロボ、５００：デジタルカメラ

Claims (16)

1. 被写体を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子を用いて撮像される、第１の画像および記録用の第２の画像の少なくとも一方を用いて測光を行う測光手段と、
   前記第１の画像と前記第２の画像のうち、フリッカーの影響の少ない画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する前記第２の画像の露出を決定する決定手段と、
   を備え、
   前記第１の画像および前記第２の画像は、前記撮像素子を用いた連写中に表示手段に表示可能であることを特徴とする撮像装置。
2. 前記第２の画像は、連写により取得される静止画像であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の画像は、連写により取得される静止画像とは異なる画像であって、連写中に前記表示手段に表示される表示画像であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記決定手段は、フリッカーの影響が小さい場合は、前記第１の画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する前記第２の画像の露出を決定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. フリッカーを検出する検出手段を有し、
   前記決定手段は、前記検出手段により、所定のレベル以上となるフリッカーが検出されない場合は、前記第１の画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する前記第２の画像の露出を決定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記決定手段は、フリッカーの影響が低減される蓄積時間で前記第１の画像を取得する場合は、前記第１の画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する前記第２の画像の露出を決定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
7. 前記決定手段は、フリッカーの影響が大きい場合は、前記第２の画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する前記第２の画像の露出を決定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。
8. フリッカーを検出する検出手段を有し、
   前記決定手段は、前記検出手段により、所定のレベル以上となるフリッカーが検出された場合は、前記第２の画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する前記第２の画像の露出を決定することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記撮像素子の露光中心タイミングをフリッカーのピークタイミングに合わせるように前記撮像素子の露光を制御するフリッカーレス撮影を実行可能な制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. フリッカーが存在する環境で前記第２の画像を撮像する場合、前記制御手段は、前記フリッカーレス撮影により前記第２の画像を撮像することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記フリッカーレス撮影を実行するフリッカーレス撮影モードと、前記撮像素子の露光のタイミングをフリッカーとは無関係に制御する通常モードとを切り替える切り替え手段をさらに備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の撮像装置。
12. フリッカーが存在する環境で前記第１の画像を撮像する場合、前記撮像素子の露光時間をフリッカー周期の整数倍に設定することにより前記第１の画像を撮像することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 被写体を照明する発光手段をさらに備え、前記決定手段は、前記第２の画像を撮像するときに前記発光手段が発光されていた場合には、前記第１の画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する前記第２の画像の露出を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
14. 被写体を撮像する撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
    前記撮像素子を用いて撮像される、第１の画像および記録用の第２の画像の少なくとも一方を用いて測光を行う測光工程と、
    前記第１の画像と前記第２の画像のうち、フリッカーの影響の少ない画像を用いて測光した結果に基づいて、次に撮像する前記第２の画像の露出を決定する決定工程と、
    を有し、
    前記第１の画像および前記第２の画像は、前記撮像素子を用いた連写中に表示手段に表示可能であることを特徴とする撮像装置の制御方法。
15. 請求項１４に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
16. 請求項１４に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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