測光装置、撮像装置、およびフリッカの検出方法
【課題】 測光の時間間隔がフリッカ周期よりも長い場合でも、フリッカの有無を適切に判定すること。
【解決手段】 複数回の測光を行う測光部と、基準時間から複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換部と、位相に対する測光の出力値の関係と、特定の周期との相関を検出する検出部と、検出部により検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、特定の周期のフリッカが、測光部による測光出力に含まれると判定する判定部とを備える。
【解決手段】 複数回の測光を行う測光部と、基準時間から複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換部と、位相に対する測光の出力値の関係と、特定の周期との相関を検出する検出部と、検出部により検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、特定の周期のフリッカが、測光部による測光出力に含まれると判定する判定部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光装置、撮像装置、およびフリッカの検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電源に起因して映像に発生するフリッカを検出する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１の発明では、複数フレームにおいて同一の画素位置における画素の値を積算し、平均値で除算してから周波数解析を行うことにより、フリッカの有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５３９９０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発明では、フリッカ検出のための測光（撮像）を所定の時間間隔で行うことが前提となる。しかし、装置やカメラの構成や作動状態によっては、所定の時間間隔で測光を行うことができない場合がある。特に、電子カメラなどの撮像装置においては、撮像により得られた測光出力を、適正露出演算、光源判別演算、顔検出演算など様々な用途に利用するので、上述した測光を所定の時間間隔で行うことができないだけでなく、測光の時間間隔が、検出対象のフリッカ周波数よりも長くなってしまう場合がある。例えば、検出対象のフリッカ周期が１００Ｈｚである場合には、基本的には１００Ｈｚの周波数の時間周期である１０ｍｓよりも短い時間間隔で測光を行うことが必要である。そのため、上述したように、測光の時間間隔が、検出対象のフリッカ周波数よりも長くなってしまう場合には、フリッカの検出を正しく行うことができない。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、測光の時間間隔がフリッカ周期よりも長い場合でも、フリッカの有無を適切に判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の測光装置は、複数回の測光を行う測光部と、基準時間から前記複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換部と、前記位相に対する前記測光の出力値の関係と、前記特定の周期との相関を検出する検出部と、前記検出部により検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、前記特定の周期のフリッカが、前記測光部による測光出力に含まれると判定する判定部とを備える。
【０００７】
なお、前記変換部は、前記経過時間を前記特定の周期に相当する時間で除した際の余りに基づいて、前記特定の周期における位相に変換しても良い。
【０００８】
また、前記測光部は、測光対象である領域を複数の領域に分割して測光し、前記検出部は、前記測光部による出力に基づいて、前記測光対象から高輝度領域を抽出し、抽出した前記高輝度領域に対応する前記出力値を用いて前記相関を検出しても良い。
【０００９】
また、前記測光部による測光結果に基づいて、前記測光対象に含まれる特定部分を追尾する追尾部を備え、前記検出部は、前記特定部分に対応する前記出力値を用いて前記相関を検出しても良い。
【００１０】
本発明の撮像装置は、上述した何れかの測光装置と、前記測光装置による測光結果に基づいて露出演算を行う演算部と、前記演算部による演算結果に基づいて被写体像を撮像する撮像部とを備えた撮像装置であって、前記検出部は、前記演算部による演算の対象となる前記測光結果を用いて前記相関を検出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の検出方法は、複数回の測光を行う測光部を備えた測光装置においてフリッカを検出する検出方法であって、基準時間から前記複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換ステップと、前記位相に対する前記測光の出力値の関係と、前記特定の周期との相関を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、前記特定の周期のフリッカが、前記測光部による測光出力に含まれると判定する判定ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、測光の時間間隔がフリッカ周期よりも長い場合でも、フリッカの有無を適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電子カメラ１の構成を示す図である。
【図２】電子カメラ１の機能ブロック図である。
【図３】測光センサ１２について説明する図である。
【図４】測光センサ１２について説明する別の図である。
【図５】電子カメラ１の撮影時の動作を示すフローチャートである。
【図６】測光の詳細について説明する図である。
【図７】電子カメラ１の撮影時の動作を示すフローチャート（続き）である。
【図８】被写体追尾について説明する図である。
【図９】フリッカの検出について説明する図である。
【図１０】フリッカの検出について説明する別の図である。
【図１１】フリッカの検出について説明する別の図である。
【図１２】フリッカの検出について説明する別の図である。
【図１３】フリッカの検出について説明する別の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。本発明のカメラの一例として、一眼レフタイプの電子カメラを用いて説明を行う。
【００１５】
図１は、本実施形態の電子カメラ１の構成を示す図である。図１に示すように、電子カメラ１は、撮影レンズ２、絞り３、クイックリターンミラー４、サブミラー５、拡散スクリーン６、コンデンサレンズ７、ペンタプリズム８、ビームスプリッタ９、接眼レンズ１０、結像レンズ１１、測光センサ１２、シャッタ１３、撮像センサ１４、焦点検出部１５の各部を備える。
【００１６】
非撮影時、すなわち撮影を行わない場合には、クイックリターンミラー４は、図１に示すように、４５°の角度に配置される。そして、撮影レンズ２および絞り３を通過した光束は、クイックリターンミラー４で反射され、拡散スクリーン６、コンデンサレンズ７、ペンタプリズム８、ビームスプリッタ９を介して接眼レンズ１０に導かれる。撮影者は、撮影レンズ１０を介して被写体の像を目視することにより構図確認を行う。一方、ビームスプリッタ９により、上方に分割された光束は、結像レンズ１１を介して測光センサ１２の撮像面上に再結像される。また、クイックリターンミラー４を透過した光束は、サブミラー５を介して焦点検出部１５に導かれる。
【００１７】
一方、撮影時には、クイックリターンミラー４が、破線で示す位置に退避してシャッタ１３が開放し、撮影レンズ２からの光束は撮像センサ１４に導かれる。
【００１８】
図２は、本実施形態の電子カメラ１の機能ブロック図である。測光センサ１２は、被写体状況を解析するためのセンサであり、図３に示すように、例えば、３６０×２４０画素程度の分割数を有しているＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのセンサである。測光センサ１２は、例えば、Ｇ画素がＲ画素およびＢ画素の２倍の画素数を有するいわゆるベイヤー配列のセンサである。
【００１９】
測光センサ１２からの出力は、不図示のアナログゲイン回路やＡ／Ｄ変換回路を経てブロック処理部２０へ入力され、ブロック処理が施される。ブロック処理は、図４に示すように、測光センサ１２の出力を、それぞれの画素についてＲＧＢ３色の情報を持つ画像データヘ変換（図４Ａ参照）した後に、３６×２４の領域にブロック化する（図４Ｂ参照）処理である。なお、ブロック化処理は、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力をそれぞれブロック化せずに、所定の重み付けで加重平均し、被写体の色に依存しない人間が感じる明るさに対応した値（輝度値）としても良い。また、ブロック化処理は、ハード的に加算処理を行うことにより実現しても良いし、その他の手法で実現しても良い。また、上述した３６×２４の領域へのブロック化は一例であり、本発明はこの例に限定されない。
【００２０】
ブロック処理部２０の出力は、測光用メモリ２１に格納され、輝度算出部２２において、被写体輝度に比例した数値に置き換えられる。輝度算出部２２による算出結果は、露出演算部２４を介して露出制御部２５に入力されるとともに、位相抽出部２６および領域抽出部２７にも入力される。
【００２１】
位相抽出部２６は、測光センサ１２を駆動する測光センサドライバ２３から、測光時間間隔情報を取得し、取得した測光時間間隔情報を用いて、測光センサ１２の出力に基づくデータから、所定のフリッカ周波数に対する位相を抽出する。そして、位相抽出部２６は、抽出結果を位相フィッティング部２８に出力する。
【００２２】
位相フィッティング部２８は、位相抽出部２６による抽出結果を用いて、リファレンスとなる所定の周波数のフリッカの位相と、測光センサ１２の出力に基づく位相とに対するフィッティング処理を行って相関を求める。そして、位相フィッティング部２８は、求めた相関を示す情報をフリッカ判定部２９に出力する。
【００２３】
フリッカ判定部２９は、位相フィッティング部２８により求めた相関を用いて、測光センサ１２の出力にフリッカ成分が含まれるか否かを判定する。そして、フリッカ判定部２９は、判定結果を撮像センサドライバ３０および光源判定部３１に出力する。
【００２４】
光源判定部３１は、フリッカ判定部２９による判定結果を用いて、光源判定を行う。そして、光源判定部３１は、判定結果をホワイトバランス（以下、「ＷＢ」と称する）演算部３２に出力する。
【００２５】
ＷＢ演算部３２は、光源判定部３１による判定結果を用いて、ＷＢ演算を行う。そして、ＷＢ演算部３２は、演算結果を画像処理部３３に出力する。
【００２６】
画像処理部３３には、撮像センサドライバ３０により制御された撮像センサ１４によって生成され、撮像用メモリ３４に格納された画像データが入力される。画像処理部３３は、画像データに対して、ＷＢ演算部３２による演算結果に基づく画像処理を施し、表示部３５および記録部３６に出力する。
【００２７】
輝度算出部２２による算出結果は、上述したように、領域抽出部２７にも入力される。領域抽出部２７は、測光センサ１２の出力に基づくデータから、所定の領域を抽出する。
【００２８】
そして、領域追尾部３７は、領域抽出部２７による抽出結果を用いて、被写体の所定の領域を追尾する。
【００２９】
以上説明した構成のうち、位相抽出部２６、領域抽出部２７、位相フィッティング部２８、フリッカ判定部２９、領域追尾部３７の詳細は後述する。それ以外の各構成については、公知技術と同様であるため説明を省略する。
【００３０】
以上説明した構成の電子カメラ１の撮影時の動作について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
ステップＳ１において、電子カメラ１は、フリッカ検出を行う。フリッカ検出の詳細は後述する。なお、フリッカ検出は、予め指定された周期のフリッカのみに対して行われる。検出の対象となるフリッカの周期は、例えば、１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚである。これは、一般的な電源周波数（５０Ｈｚおよび６０Ｈｚ）に基づき予測されるフリッカの周波数である。電源周波数は一般的に５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの何れかである。したがって、１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚに限定してフリッカを検出すれば、略すべてのフリッカを検出することが可能である。１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚの両方を予め検出対象として指定しても良いし、１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚの何れかを予め検出対象として指定しても良い。検出対象とするフリッカの周期は、電子カメラ１において予め指定されていても良いし、ユーザにより指定可能としても良い。以下では、周期が１００Ｈｚのフリッカが予め検出対象として指定されているものとして説明を行う。
【００３２】
ステップＳ２において、電子カメラ１は、光源判別を行う。光源判別部３１は、ステップＳ１で行われたフリッカ検出の結果に基づいて、光源の判別を行う。
【００３３】
ステップＳ３において、電子カメラ１は、露出演算を行う。露出演算部２４は、測光センサ１２の出力に基づいて、公知技術と同様に露出演算を行い、演算結果を露出制御部２５に出力する。
【００３４】
ステップＳ４において、電子カメラ１は、ライブビューがＯＮされているか否かを判定する。ライブビューは、構図確認用のスルー画像を継続的に撮像して表示部３５に表示する機能である。ライブビューの機能のＯＮおよびＯＦＦは、不図示の操作部を介したユーザ操作により行われる。電子カメラ１は、ライブビューがＯＮされていると判定すると、後述するステップＳ７に進み、ライブビューがＯＮされていない（ＯＦＦされている）と判定すると、ステップＳ５に進む。
【００３５】
ステップＳ５において、電子カメラ１は、不図示のレリーズボタンが全押しされたか否かを判定する。電子カメラ１は、レリーズボタンが全押しされたと判定するとステップＳ６に進み、レリーズボタンが全押しされていないと判定すると、ステップＳ１に戻る。
【００３６】
ステップＳ６において、電子カメラ１は、撮影を行う。撮像センサドライバ３０は、ステップＳ３で行った露出演算の結果、フリッカ判定部２９による判定結果に基づいて撮像センサ１４を駆動し、被写体像を撮像する。撮影により得られた画像データは、撮像用メモリ３４に一時記録される。
【００３７】
一方、ステップＳ４においてライブビューがＯＮされていると判定すると、ステップＳ７において、電子カメラ１は、ライブビュー動作を行う。なお、ライブビュー動作時に、ステップＳ１で行われたフリッカ検出の結果に基づいて、フリッカ除去処理を行っても良い。
【００３８】
ステップＳ８において、電子カメラ１は、不図示のレリーズボタンが全押しされるまでライブビュー動作を継続し、レリーズボタンが全押しされたと判定するとステップＳ９に進む。
【００３９】
ステップＳ９において、電子カメラ１は、ステップＳ６と同様に撮影を行う。
【００４０】
ステップＳ１０において、電子カメラ１は、ステップＳ６またはステップＳ９で行った撮影結果に基づいて、ＷＢ演算を行う。ＷＢ演算部３２は、撮影結果と、ステップＳ２で行った光源判別の結果とに基づいて、ＷＢ演算を行い、演算結果を画像処理部３３に出力する。
【００４１】
ステップＳ１１において、電子カメラ１は、ステップＳ６またはステップＳ９で行った撮影により得られた画像データに対して画像処理を行う。画像処理部３３は、撮像用メモリ３４に一時記録された画像データに対して、ステップＳ１０で行ったＷＢ演算の結果に基づくホワイトバランス調整を含む画像処理を施す。
【００４２】
ステップＳ１２において、電子カメラ１は、ステップＳ１１で画像処理を施した画像データを記録部３６に記録する。
【００４３】
ステップＳ１３において、電子カメラ１は、電子カメラ１内の不図示のタイマーがＵＰしたか否かを判定する。電子カメラ１は、タイマーがＵＰしたと判定すると一連の処理を終了し、タイマーがＵＰしていないと判定すると、ステップＳ１に戻る。
【００４４】
次に、ステップＳ１で説明したフリッカ検出の詳細について、図６から図１３を参照して説明する。
【００４５】
フリッカ検出は、測光センサ１２による測光と同時に行われる。はじめに、図６を用いて、測光の詳細について説明する。
【００４６】
図６に示すように、測光は、蓄積、読み出し、演算の３つのステップから成る。蓄積のステップにおいて、測光センサドライバ２３は、被写体の明るさに応じて蓄積時間を調整し、最適な時間で蓄積を行う。この最適な蓄積時問は、前回の測光出力値と蓄積時間とから求められるが、最初の蓄積時は前回の測光出力がないので、所定の時間にて行われる。蓄積時間は、被写体の明るさに応じて、例えば、約１０μｓ〜１００ｍｓ程度まで変化する。
【００４７】
なお、上述したように蓄積時間を決定するため、蓄積時間は毎回変化する。そのため、実際の測光間隔も不均一になる。測光においては、テレビやビデオ信号と違い、一定の同期周波数というものがない。また、測光をできるだけ速く繰り返すことにより被写体の輝度変化に対応することが求められるため、前の測光が終了すると、直ちに次の測光の準備に入る。そのため、蓄積時間が短い場合には測光間隔は短くなり、逆に蓄積時問が長くなると測光間隔は長くなる。
【００４８】
読み出しのステップにおいて、測光センサドライバ２３は、蓄積終了した測光データを、測光センサ１２から吐き出す。測光センサ１２の構造にもよるが、この処理には、高速のものでも約５ｍｓ程度の時間を要する。
【００４９】
演算のステップにおいて、輝度算出部２２は輝度値の算出を行い、露出算出部２４は、露出演算を行い、位相抽出部２６、位相フィッティング部２８、フリッカ判定部２９は、フリッカの判定を行う。これらの処理は、演算方法や処理能力にもよるが、おおよそ２０ｍｓ〜３０ｍｓ程度の時間を要する。
【００５０】
つまり、測光間隔は、各処理に要する時間を加算することにより約２５ｍｓ〜１３５ｍｓ程度となる。しかし、電子カメラ１においては、測光と同時に、情報の設定、撮影制御、オートフォーカスなど他の機能も行われているので、それらの演算処理を含むと、測光間隔は速くても５０ｍｓ程度になる。したがって、測光を所定の時間間隔で行うことができないだけでなく、測光の時間間隔が、検出対象のフリッカ周波数よりも長くなってしまう場合がある。そのため、フリッカの検出を好適に行うことができない。
【００５１】
以下、本実施形態におけるフリッカの検出について説明する。以下では、図６に示すように、測光回数のカウント開始後、１回目の蓄積開始から２回目の蓄積開始までの時間間隔をｔ１とする。同様に、１回目の蓄積開始からｎ回目の蓄積開始までの時間間隔をｔｎとする。なお、以下では、１回目の蓄積開始のタイミングを基準として時間間隔を求める例を示すが、他のタイミングを基準としても良い。
【００５２】
なお、図６で述べた蓄積時間の調節は、画面内において輝度の最も高い部分が飽和しないように行われる。その結果、画面内の高輝度領域に基づく輝度値が飽和するのを防ぐことができる。
【００５３】
図７のフローチャートを参照して、フリッカ検出時の電子カメラ１の動作について説明する。
【００５４】
ステップＳ２１において、電子カメラ１は、電子カメラ１内の不図示のカウンタをｎ＝０とする。
【００５５】
ステップＳ２２において、電子カメラ１は、輝度データを取得する。測光センサドライバ２３により駆動された測光センサ２１は、被写体の輝度データを生成し、ブロック処理部２０に出力する。ブロック処理部２０は、上述したブロック処理（図４参照）を行い、処理結果を測光用メモリ２１に一時記録する。
【００５６】
ステップＳ２３において、電子カメラ１は輝度値を算出する。輝度値算出部２２は、ステップＳ２２で取得した輝度データに基づいて、輝度値を算出する。
【００５７】
ステップＳ２４において、電子カメラ１は、カウンタｎ＝０であるか否かを判定する。電子カメラ１は、カウンタｎ＝０であると判定するとステップＳ２５に進み、カウンタｎ＝０でないと判定すると、後述するステップＳ２８に進む。
【００５８】
ステップＳ２５において、電子カメラ１は、領域追尾を行う。領域抽出部２７は、ステップＳ２３において算出した輝度値に基づいて、被写体領域を抽出し、領域追尾部２８は、抽出結果に基づいて、被写体追尾を行う。
【００５９】
なお、被写体追尾は、図４Ｂにおいて説明したブロック化した輝度値に基づいて行われる。例えば、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、被写界内の位置が変化する照明部Ｌを追尾する際には、上述したブロックを３×３の９ブロックを利用して、被写体の追尾を行う。なお、３×３の９ブロック以外（例えば、５×５の２５ブロックなど）を利用して被写体の追尾を行っても良い。
【００６０】
ステップＳ２６において、電子カメラ１は、追尾可能であるか否かを判定する。電子カメラ１は、追尾可能であると判定すると後述するステップＳ２９に進み、追尾可能でない（追尾不能である）と判定すると、ステップＳ２７に進む。
【００６１】
ステップＳ２６において追尾不能であると判定された際には、ステップＳ２７において、電子カメラ１は、カウンタをｎ＝０とし、ステップＳ２２に戻る。
【００６２】
ステップＳ２４においてカウンタｎ＝０でないと判定された際には、ステップＳ２８において、電子カメラ１は、高輝度領域を抽出する。位相抽出部２６は、測光センサ２２の出力に基づいて、図４Ｂにおいて説明したブロックのうち、最も輝度値の大きいブロックを検出する。これは、画面内において輝度値の最も大きいブロックは光源である可能性が高いためである。光源にはフリッカ成分が含まれる可能性があるため、光源と推測される部分についてフリッカの判定を行うことが好ましい。そこで、位相抽出部２６は、画面内において輝度値の最も大きいブロックを高輝度領域として抽出する。位相抽出部２６は、例えば、図８に示す斜線のブロックを高輝度領域として抽出する。
【００６３】
図９に、抽出された高輝度領域におけるデータの例を示す。図９において、横軸は経過時間を示し、縦軸は高輝度領域における測光センサ１２に基づく輝度値を、０〜１に正規化した値を示す。また、図９中に実線で示した波形は、検出対象（１００Ｈｚ）のフリッカの波形を示し、●印は、各測光タイミングにおける上述した輝度値を示す。図９から明らかなように、測光間隔とフリッカの周波数は無関係で、かつ、非同期であるため、蓄積開始のタイミング（経過時間＝０）におけるフリッカの位相はランダムになる。
【００６４】
ステップＳ２６において追尾不能であると判定された際には、ステップＳ２９において、電子カメラ１は、ｎ≧９であるか否かを判定する。電子カメラ１は、ｎ≧９であると判定すると後述するステップＳ３１に進み、ｎ＜９であると判定すると、ステップＳ３０に進む。なお、ｎ≧９である場合とは、測光がｎ＝０〜９までの合計１０回行われた場合である。測光が１０回行われるたびに、電子カメラ１は、ステップＳ３１に示すフリッカの有無の判定を行う。
【００６５】
ステップＳ３０において、電子カメラ１は、カウンタをｎ＝ｎ＋１とし、ステップＳ２２に戻る。
【００６６】
ステップＳ３１において、電子カメラ１は、フリッカの有無を判定する。まず、位相フィッティング部２８は、図９で説明した各測光タイミングにおける上述した輝度値ごとに、蓄積開始からの経過時間を検出対象のフリッカの周期における位相に変換する。変換は、以下の式により行われる。
【００６７】
Ｓ［ｎ］(ｍｓ)＝ｔ［ｎ］＿ＭＯＤ＿Ｔ(ｍｓ)・・・（式１）
式１において、Ｓ［ｎ］(ｍｓ)は、検出対象のフリッカの周期における位相の時間を示し、ｔ［ｎ］は、蓄積開始からの経過時間を示す。また、式１において、（Ａ＿ＭＯＤ＿Ｂ）は、ＡをＢで除した際の余りを示す関数を示し、Ｔは、検出対象のフリッカの周期（ここでは１００Ｈｚ＝１０ｍｓ）を示す。
【００６８】
図１０は、図９に示した図を、式１により算出した検出対象のフリッカの周期における位相の時間（Ｓ［ｎ］）を横軸にした図である。なお、図１０の縦軸は、図９の縦軸の値を、１０ｂｉｔのＡ／Ｄ出力値に変換した値を示す。
【００６９】
次に、位相フィッティング部２８は、図１０の各プロットに最も良くフィットするサインカーブを求める。まず、位相フィッティング部２８は、サインカーブの０接点を求める。位相フィッティング部２８は、図１１に示すように、図１０に示した各プロットのうち、縦軸の値が最小であるプロットＰ１（図１０におけるｎ＝８のプロット）を中心に、両隣のプロットＰ２およびＰ３（図１０におけるｎ＝５およびｎ＝２）を選択する。さらに、プロットＰ２およびＰ３のうち、より縦軸の値の小さいプロットＰ２について、プロットＰ１と反対側の隣のプロットＰ４（図１０におけるｎ＝１のプロット）を選択する。
【００７０】
そして、位相フィッティング部２８は、プロットＰｍの座標を（Ｓ[ｍｉｎｍ]，Ｂ[ｍｉｎｍ]）として、プロットＰ１およびＰ３を結ぶ直線と、プロットＰ２およびＰ４を結ぶ直線とをそれぞれ求め、その交点のｘ座標であるＳ０を、サインカーブの０接点とする。
【００７１】
プロットＰ１およびＰ３を結ぶ直線は、次式により求められる。
【００７２】
ｙ＝（Ｂ[ｍｉｎ３]−Ｂ[ｍｉｎ１]）÷（Ｓ[ｍｉｎ３]−Ｓ[ｍｉｎ１]）×ｘ＋（Ｓ[ｍｉｎ３]×Ｂ[ｍｉｎ１]−Ｓ[ｍｉｎ１]×Ｂ[ｍｉｎ３]）÷（Ｓ[ｍｉｎ３]−Ｓ[ｍｉｎ１]）・・・（式２）
同様に、プロットＰ２およびＰ４を結ぶ直線は、次式により求められる。
【００７３】
ｙ＝（Ｂ[ｍｉｎ４]−Ｂ[ｍｉｎ２]）÷（Ｓ[ｍｉｎ４]−Ｓ[ｍｉｎ２]）×ｘ＋（Ｓ[ｍｉｎ４]×Ｂ[ｍｉｎ２]−Ｓ[ｍｉｎ２]×Ｂ[ｍｉｎ４]）÷（Ｓ[ｍｉｎ４]−Ｓ[ｍｉｎ２]）・・・（式３）
さらに、２つの直線の交点のｘ座標であるＳ０は、次式により求められる。
【００７４】
Ｓ０＝Ｓ０ｙ÷Ｓ０ｘ・・・（式４）
Ｓ０ｙ＝（Ｓ[ｍｉｎ４]×Ｂ[ｍｉｎ２]−Ｓ[ｍｉｎ２]×Ｂ[ｍｉｎ４]）÷（Ｓ[ｍｉｎ４]−Ｓ[ｍｉｎ２]）−（Ｓ[ｍｉｎ３]×Ｂ[ｍｉｎ１]−Ｓ[ｍｉｎ１]×Ｂ[ｍｉｎ３]）÷（Ｓ[ｍｉｎ３]−Ｓ[ｍｉｎ１]）・・・（式５）
Ｓ０ｘ＝（Ｂ[ｍｉｎ３]−Ｂ[ｍｉｎ１]）÷（Ｓ[ｍｉｎ３]−Ｓ[ｍｉｎ１]）−（Ｂ[ｍｉｎ４]−Ｂ[ｍｉｎ２]）÷（Ｓ[ｍｉｎ４]−Ｓ[ｍｉｎ２]）・・・（式６）
なお、上述した方法の他に、Ｓ０の値を次式により簡易に求めても良い。
【００７５】
Ｓ０＝（Ｓ[ｍｉｎ１]＋Ｓ[ｍｉｎ２]）÷２・・・（式７）
特に、プロットが密である場合には、このように簡易にＳ０の値を用いると良い。
【００７６】
また、図１１の例では、２つの直線の交点のｙ座標が０である場合を例示しているが、ｙ座標が０以外の場合でも、同様の処理を行うことができる。
【００７７】
次に、位相フィッティング部２８は、サインカーブの０接点に対して、次式に示すサインカーブをフィッティングする。
【００７８】
ｙ＝Ｂ１×Ｓｉｎ｛２π（ｘ−Ｓ０）÷２Ｔ｝・・・（式８）
式８において、Ｂ１は、サインカーブをＹ方向にフィッティングさせるための係数である。このＢ１の値は、例えば、図１０に示した各プロットのうち、縦軸の値が最大であるプロットＰ１（図１０におけるｎ＝９のプロット）の縦軸の値と等しい値である。また、式８におけるＴは、式１で説明したＴである。
【００７９】
図１２は、図１０に示した図に、フィッティングしたサインカーブを重乗して示した図である。
【００８０】
最後に、フリッカ判定部２９は、位相フィッティング部２８によるフィッティングの結果に基づいて、フリッカの判定を行う。図１２に示した図において、サインカーブと各プロットとの差異が少ない程、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれる確率が高くなる。言い換えれば、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれていれば、サインカーブと各プロットとの差異が０に近くなる。また、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれていなければ、サインカーブと各プロットとの差異は大きくなる。
【００８１】
そこで、フリッカ判定部２９は、図１２において、各プロットの縦軸の値と、サインカーブとの差分を求める。図１３は、図１２において求めた各差分を示す図である。
【００８２】
次に、フリッカ判定部２９は、図１３に示した各差分の最大値Ｄｍａｘまたは平均値Ｄａｖｅを求め、この値が所定値Ｄｔｈ未満であるか否かを判定する。所定値Ｄｔｈは、実験などにより経験的に予め求めることができる。
【００８３】
各差分の最大値Ｄｍａｘまたは平均値Ｄａｖｅが所定値Ｄｔｈ未満である場合には、図１２に示した図において、サインカーブと各プロットとの差異が十分少なく、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれると判定することができる。一方、各差分の最大値Ｄｍａｘまたは平均値Ｄａｖｅが所定値Ｄｔｈ以上である場合には、図１２に示した図において、サインカーブと各プロットとの差異が大きく、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれないと判定することができる。
【００８４】
各差分を求める際には、減算により差を求めても良いし、除算により比を求めても良い。また、差および比の両方を適宜組み合わせても良い。
【００８５】
なお、上述したフリッカの検出を行う前に、測光センサ１２の出力に基づく輝度値の広がりを分析し、広がりが所定の閾値よりも少ない場合には、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれないと判定しても良い。
【００８６】
また、１２０Ｈｚの周波数のフリッカが検出対象として予め指定されている場合にも、図９および図１２で説明したサインカーブを、１２０Ｈｚの周波数のフリッカに対応するサインカーブに変更して、同様の処理を行えば良い。また、１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚの両方の周波数のフリッカが検出対象として予め指定されている場合には、それぞれのフリッカに対してサインカーブのフィッティングおよびフリッカの有無の判定を行えば良い。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数回の測光を行う測光部と、基準時間から複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換部とを備える。そして、位相に対する測光の出力値の関係と、特定の周期との相関を検出する検出し、検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、特定の周期のフリッカが、測光部による測光出力に含まれると判定する。したがって、フリッカ検出用のセンサを備えたり、測光の時間間隔をフリッカ周期よりも短くしたりすることなく、測光の時間間隔がフリッカ周期よりも長い場合でも、フリッカの有無を適切に判定することができる。特に、測光部におけるセンサの素子数が非常に多い場合であっても、迅速にフリッカの検出を行うことができる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、経過時間を特定の周期に相当する時間で除した際の余りに基づいて、特定の周期おける位相に変換する。したがって、測光の時間間隔がフリッカ周期よりも長くても、フリッカの有無を適切に判定することができる。
【００８９】
また、本実施形態によれば、測光部による測光結果に基づいて、測光対象に含まれる特定部分を追尾する追尾部を備え、特定部分に対応する出力値を用いて相関を検出する。したがって、処理対象となる出力値を限定することにより、処理を高速化することが可能である。
【００９０】
また、本実施形態によれば、測光結果に基づいて露出演算を行う演算部と、演算部による演算結果に基づいて被写体像を撮像する撮像部とを備え、演算部による演算の対象となる測光結果を用いて、上述した相関を検出する。したがって、測光の出力を露出演算とフリッカの検出との両方に利用することができるので、装置を簡略化することができるとともに、処理の負荷を抑えることができる。
【００９１】
なお、本実施形態では、一眼レフタイプの電子カメラを例に挙げて説明を行ったが、本発明は、この構成に限定されない。例えば、撮像素子を１つだけ備えるコンパクトタイプの電子カメラに本発明を適用しても良い。また、銀塩カメラに本発明を適用しても良い。
【００９２】
また、本実施形態では、測光センサ１２はベイヤー配列のセンサである例を示したが、他の配列であっても良い。
【００９３】
また、コンピュータと画像処理プログラムとにより、上述した各実施形態で説明した画像処理装置をソフトウェア的に実現しても良い。この場合、コンピュータにおいて、処理対象の画像データとともに輝度データを取得し、図５および図７のフローチャートで説明した処理の一部または全部を実現する構成とすれば良い。このような構成とすることにより、上述した実施形態と同様の処理を実施することが可能になる。
【符号の説明】
【００９４】
１…電子カメラ、１２…測光センサ、１４…撮像センサ、２０…測光用メモリ、２６…位相抽出部、２８…位相フィッティング部、１９…フリッカ判定部、３１…光源判別部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光装置、撮像装置、およびフリッカの検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電源に起因して映像に発生するフリッカを検出する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１の発明では、複数フレームにおいて同一の画素位置における画素の値を積算し、平均値で除算してから周波数解析を行うことにより、フリッカの有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５３９９０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発明では、フリッカ検出のための測光（撮像）を所定の時間間隔で行うことが前提となる。しかし、装置やカメラの構成や作動状態によっては、所定の時間間隔で測光を行うことができない場合がある。特に、電子カメラなどの撮像装置においては、撮像により得られた測光出力を、適正露出演算、光源判別演算、顔検出演算など様々な用途に利用するので、上述した測光を所定の時間間隔で行うことができないだけでなく、測光の時間間隔が、検出対象のフリッカ周波数よりも長くなってしまう場合がある。例えば、検出対象のフリッカ周期が１００Ｈｚである場合には、基本的には１００Ｈｚの周波数の時間周期である１０ｍｓよりも短い時間間隔で測光を行うことが必要である。そのため、上述したように、測光の時間間隔が、検出対象のフリッカ周波数よりも長くなってしまう場合には、フリッカの検出を正しく行うことができない。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、測光の時間間隔がフリッカ周期よりも長い場合でも、フリッカの有無を適切に判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の測光装置は、複数回の測光を行う測光部と、基準時間から前記複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換部と、前記位相に対する前記測光の出力値の関係と、前記特定の周期との相関を検出する検出部と、前記検出部により検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、前記特定の周期のフリッカが、前記測光部による測光出力に含まれると判定する判定部とを備える。
【０００７】
なお、前記変換部は、前記経過時間を前記特定の周期に相当する時間で除した際の余りに基づいて、前記特定の周期における位相に変換しても良い。
【０００８】
また、前記測光部は、測光対象である領域を複数の領域に分割して測光し、前記検出部は、前記測光部による出力に基づいて、前記測光対象から高輝度領域を抽出し、抽出した前記高輝度領域に対応する前記出力値を用いて前記相関を検出しても良い。
【０００９】
また、前記測光部による測光結果に基づいて、前記測光対象に含まれる特定部分を追尾する追尾部を備え、前記検出部は、前記特定部分に対応する前記出力値を用いて前記相関を検出しても良い。
【００１０】
本発明の撮像装置は、上述した何れかの測光装置と、前記測光装置による測光結果に基づいて露出演算を行う演算部と、前記演算部による演算結果に基づいて被写体像を撮像する撮像部とを備えた撮像装置であって、前記検出部は、前記演算部による演算の対象となる前記測光結果を用いて前記相関を検出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の検出方法は、複数回の測光を行う測光部を備えた測光装置においてフリッカを検出する検出方法であって、基準時間から前記複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換ステップと、前記位相に対する前記測光の出力値の関係と、前記特定の周期との相関を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、前記特定の周期のフリッカが、前記測光部による測光出力に含まれると判定する判定ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、測光の時間間隔がフリッカ周期よりも長い場合でも、フリッカの有無を適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電子カメラ１の構成を示す図である。
【図２】電子カメラ１の機能ブロック図である。
【図３】測光センサ１２について説明する図である。
【図４】測光センサ１２について説明する別の図である。
【図５】電子カメラ１の撮影時の動作を示すフローチャートである。
【図６】測光の詳細について説明する図である。
【図７】電子カメラ１の撮影時の動作を示すフローチャート（続き）である。
【図８】被写体追尾について説明する図である。
【図９】フリッカの検出について説明する図である。
【図１０】フリッカの検出について説明する別の図である。
【図１１】フリッカの検出について説明する別の図である。
【図１２】フリッカの検出について説明する別の図である。
【図１３】フリッカの検出について説明する別の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。本発明のカメラの一例として、一眼レフタイプの電子カメラを用いて説明を行う。
【００１５】
図１は、本実施形態の電子カメラ１の構成を示す図である。図１に示すように、電子カメラ１は、撮影レンズ２、絞り３、クイックリターンミラー４、サブミラー５、拡散スクリーン６、コンデンサレンズ７、ペンタプリズム８、ビームスプリッタ９、接眼レンズ１０、結像レンズ１１、測光センサ１２、シャッタ１３、撮像センサ１４、焦点検出部１５の各部を備える。
【００１６】
非撮影時、すなわち撮影を行わない場合には、クイックリターンミラー４は、図１に示すように、４５°の角度に配置される。そして、撮影レンズ２および絞り３を通過した光束は、クイックリターンミラー４で反射され、拡散スクリーン６、コンデンサレンズ７、ペンタプリズム８、ビームスプリッタ９を介して接眼レンズ１０に導かれる。撮影者は、撮影レンズ１０を介して被写体の像を目視することにより構図確認を行う。一方、ビームスプリッタ９により、上方に分割された光束は、結像レンズ１１を介して測光センサ１２の撮像面上に再結像される。また、クイックリターンミラー４を透過した光束は、サブミラー５を介して焦点検出部１５に導かれる。
【００１７】
一方、撮影時には、クイックリターンミラー４が、破線で示す位置に退避してシャッタ１３が開放し、撮影レンズ２からの光束は撮像センサ１４に導かれる。
【００１８】
図２は、本実施形態の電子カメラ１の機能ブロック図である。測光センサ１２は、被写体状況を解析するためのセンサであり、図３に示すように、例えば、３６０×２４０画素程度の分割数を有しているＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのセンサである。測光センサ１２は、例えば、Ｇ画素がＲ画素およびＢ画素の２倍の画素数を有するいわゆるベイヤー配列のセンサである。
【００１９】
測光センサ１２からの出力は、不図示のアナログゲイン回路やＡ／Ｄ変換回路を経てブロック処理部２０へ入力され、ブロック処理が施される。ブロック処理は、図４に示すように、測光センサ１２の出力を、それぞれの画素についてＲＧＢ３色の情報を持つ画像データヘ変換（図４Ａ参照）した後に、３６×２４の領域にブロック化する（図４Ｂ参照）処理である。なお、ブロック化処理は、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力をそれぞれブロック化せずに、所定の重み付けで加重平均し、被写体の色に依存しない人間が感じる明るさに対応した値（輝度値）としても良い。また、ブロック化処理は、ハード的に加算処理を行うことにより実現しても良いし、その他の手法で実現しても良い。また、上述した３６×２４の領域へのブロック化は一例であり、本発明はこの例に限定されない。
【００２０】
ブロック処理部２０の出力は、測光用メモリ２１に格納され、輝度算出部２２において、被写体輝度に比例した数値に置き換えられる。輝度算出部２２による算出結果は、露出演算部２４を介して露出制御部２５に入力されるとともに、位相抽出部２６および領域抽出部２７にも入力される。
【００２１】
位相抽出部２６は、測光センサ１２を駆動する測光センサドライバ２３から、測光時間間隔情報を取得し、取得した測光時間間隔情報を用いて、測光センサ１２の出力に基づくデータから、所定のフリッカ周波数に対する位相を抽出する。そして、位相抽出部２６は、抽出結果を位相フィッティング部２８に出力する。
【００２２】
位相フィッティング部２８は、位相抽出部２６による抽出結果を用いて、リファレンスとなる所定の周波数のフリッカの位相と、測光センサ１２の出力に基づく位相とに対するフィッティング処理を行って相関を求める。そして、位相フィッティング部２８は、求めた相関を示す情報をフリッカ判定部２９に出力する。
【００２３】
フリッカ判定部２９は、位相フィッティング部２８により求めた相関を用いて、測光センサ１２の出力にフリッカ成分が含まれるか否かを判定する。そして、フリッカ判定部２９は、判定結果を撮像センサドライバ３０および光源判定部３１に出力する。
【００２４】
光源判定部３１は、フリッカ判定部２９による判定結果を用いて、光源判定を行う。そして、光源判定部３１は、判定結果をホワイトバランス（以下、「ＷＢ」と称する）演算部３２に出力する。
【００２５】
ＷＢ演算部３２は、光源判定部３１による判定結果を用いて、ＷＢ演算を行う。そして、ＷＢ演算部３２は、演算結果を画像処理部３３に出力する。
【００２６】
画像処理部３３には、撮像センサドライバ３０により制御された撮像センサ１４によって生成され、撮像用メモリ３４に格納された画像データが入力される。画像処理部３３は、画像データに対して、ＷＢ演算部３２による演算結果に基づく画像処理を施し、表示部３５および記録部３６に出力する。
【００２７】
輝度算出部２２による算出結果は、上述したように、領域抽出部２７にも入力される。領域抽出部２７は、測光センサ１２の出力に基づくデータから、所定の領域を抽出する。
【００２８】
そして、領域追尾部３７は、領域抽出部２７による抽出結果を用いて、被写体の所定の領域を追尾する。
【００２９】
以上説明した構成のうち、位相抽出部２６、領域抽出部２７、位相フィッティング部２８、フリッカ判定部２９、領域追尾部３７の詳細は後述する。それ以外の各構成については、公知技術と同様であるため説明を省略する。
【００３０】
以上説明した構成の電子カメラ１の撮影時の動作について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
ステップＳ１において、電子カメラ１は、フリッカ検出を行う。フリッカ検出の詳細は後述する。なお、フリッカ検出は、予め指定された周期のフリッカのみに対して行われる。検出の対象となるフリッカの周期は、例えば、１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚである。これは、一般的な電源周波数（５０Ｈｚおよび６０Ｈｚ）に基づき予測されるフリッカの周波数である。電源周波数は一般的に５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの何れかである。したがって、１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚに限定してフリッカを検出すれば、略すべてのフリッカを検出することが可能である。１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚの両方を予め検出対象として指定しても良いし、１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚの何れかを予め検出対象として指定しても良い。検出対象とするフリッカの周期は、電子カメラ１において予め指定されていても良いし、ユーザにより指定可能としても良い。以下では、周期が１００Ｈｚのフリッカが予め検出対象として指定されているものとして説明を行う。
【００３２】
ステップＳ２において、電子カメラ１は、光源判別を行う。光源判別部３１は、ステップＳ１で行われたフリッカ検出の結果に基づいて、光源の判別を行う。
【００３３】
ステップＳ３において、電子カメラ１は、露出演算を行う。露出演算部２４は、測光センサ１２の出力に基づいて、公知技術と同様に露出演算を行い、演算結果を露出制御部２５に出力する。
【００３４】
ステップＳ４において、電子カメラ１は、ライブビューがＯＮされているか否かを判定する。ライブビューは、構図確認用のスルー画像を継続的に撮像して表示部３５に表示する機能である。ライブビューの機能のＯＮおよびＯＦＦは、不図示の操作部を介したユーザ操作により行われる。電子カメラ１は、ライブビューがＯＮされていると判定すると、後述するステップＳ７に進み、ライブビューがＯＮされていない（ＯＦＦされている）と判定すると、ステップＳ５に進む。
【００３５】
ステップＳ５において、電子カメラ１は、不図示のレリーズボタンが全押しされたか否かを判定する。電子カメラ１は、レリーズボタンが全押しされたと判定するとステップＳ６に進み、レリーズボタンが全押しされていないと判定すると、ステップＳ１に戻る。
【００３６】
ステップＳ６において、電子カメラ１は、撮影を行う。撮像センサドライバ３０は、ステップＳ３で行った露出演算の結果、フリッカ判定部２９による判定結果に基づいて撮像センサ１４を駆動し、被写体像を撮像する。撮影により得られた画像データは、撮像用メモリ３４に一時記録される。
【００３７】
一方、ステップＳ４においてライブビューがＯＮされていると判定すると、ステップＳ７において、電子カメラ１は、ライブビュー動作を行う。なお、ライブビュー動作時に、ステップＳ１で行われたフリッカ検出の結果に基づいて、フリッカ除去処理を行っても良い。
【００３８】
ステップＳ８において、電子カメラ１は、不図示のレリーズボタンが全押しされるまでライブビュー動作を継続し、レリーズボタンが全押しされたと判定するとステップＳ９に進む。
【００３９】
ステップＳ９において、電子カメラ１は、ステップＳ６と同様に撮影を行う。
【００４０】
ステップＳ１０において、電子カメラ１は、ステップＳ６またはステップＳ９で行った撮影結果に基づいて、ＷＢ演算を行う。ＷＢ演算部３２は、撮影結果と、ステップＳ２で行った光源判別の結果とに基づいて、ＷＢ演算を行い、演算結果を画像処理部３３に出力する。
【００４１】
ステップＳ１１において、電子カメラ１は、ステップＳ６またはステップＳ９で行った撮影により得られた画像データに対して画像処理を行う。画像処理部３３は、撮像用メモリ３４に一時記録された画像データに対して、ステップＳ１０で行ったＷＢ演算の結果に基づくホワイトバランス調整を含む画像処理を施す。
【００４２】
ステップＳ１２において、電子カメラ１は、ステップＳ１１で画像処理を施した画像データを記録部３６に記録する。
【００４３】
ステップＳ１３において、電子カメラ１は、電子カメラ１内の不図示のタイマーがＵＰしたか否かを判定する。電子カメラ１は、タイマーがＵＰしたと判定すると一連の処理を終了し、タイマーがＵＰしていないと判定すると、ステップＳ１に戻る。
【００４４】
次に、ステップＳ１で説明したフリッカ検出の詳細について、図６から図１３を参照して説明する。
【００４５】
フリッカ検出は、測光センサ１２による測光と同時に行われる。はじめに、図６を用いて、測光の詳細について説明する。
【００４６】
図６に示すように、測光は、蓄積、読み出し、演算の３つのステップから成る。蓄積のステップにおいて、測光センサドライバ２３は、被写体の明るさに応じて蓄積時間を調整し、最適な時間で蓄積を行う。この最適な蓄積時問は、前回の測光出力値と蓄積時間とから求められるが、最初の蓄積時は前回の測光出力がないので、所定の時間にて行われる。蓄積時間は、被写体の明るさに応じて、例えば、約１０μｓ〜１００ｍｓ程度まで変化する。
【００４７】
なお、上述したように蓄積時間を決定するため、蓄積時間は毎回変化する。そのため、実際の測光間隔も不均一になる。測光においては、テレビやビデオ信号と違い、一定の同期周波数というものがない。また、測光をできるだけ速く繰り返すことにより被写体の輝度変化に対応することが求められるため、前の測光が終了すると、直ちに次の測光の準備に入る。そのため、蓄積時間が短い場合には測光間隔は短くなり、逆に蓄積時問が長くなると測光間隔は長くなる。
【００４８】
読み出しのステップにおいて、測光センサドライバ２３は、蓄積終了した測光データを、測光センサ１２から吐き出す。測光センサ１２の構造にもよるが、この処理には、高速のものでも約５ｍｓ程度の時間を要する。
【００４９】
演算のステップにおいて、輝度算出部２２は輝度値の算出を行い、露出算出部２４は、露出演算を行い、位相抽出部２６、位相フィッティング部２８、フリッカ判定部２９は、フリッカの判定を行う。これらの処理は、演算方法や処理能力にもよるが、おおよそ２０ｍｓ〜３０ｍｓ程度の時間を要する。
【００５０】
つまり、測光間隔は、各処理に要する時間を加算することにより約２５ｍｓ〜１３５ｍｓ程度となる。しかし、電子カメラ１においては、測光と同時に、情報の設定、撮影制御、オートフォーカスなど他の機能も行われているので、それらの演算処理を含むと、測光間隔は速くても５０ｍｓ程度になる。したがって、測光を所定の時間間隔で行うことができないだけでなく、測光の時間間隔が、検出対象のフリッカ周波数よりも長くなってしまう場合がある。そのため、フリッカの検出を好適に行うことができない。
【００５１】
以下、本実施形態におけるフリッカの検出について説明する。以下では、図６に示すように、測光回数のカウント開始後、１回目の蓄積開始から２回目の蓄積開始までの時間間隔をｔ１とする。同様に、１回目の蓄積開始からｎ回目の蓄積開始までの時間間隔をｔｎとする。なお、以下では、１回目の蓄積開始のタイミングを基準として時間間隔を求める例を示すが、他のタイミングを基準としても良い。
【００５２】
なお、図６で述べた蓄積時間の調節は、画面内において輝度の最も高い部分が飽和しないように行われる。その結果、画面内の高輝度領域に基づく輝度値が飽和するのを防ぐことができる。
【００５３】
図７のフローチャートを参照して、フリッカ検出時の電子カメラ１の動作について説明する。
【００５４】
ステップＳ２１において、電子カメラ１は、電子カメラ１内の不図示のカウンタをｎ＝０とする。
【００５５】
ステップＳ２２において、電子カメラ１は、輝度データを取得する。測光センサドライバ２３により駆動された測光センサ２１は、被写体の輝度データを生成し、ブロック処理部２０に出力する。ブロック処理部２０は、上述したブロック処理（図４参照）を行い、処理結果を測光用メモリ２１に一時記録する。
【００５６】
ステップＳ２３において、電子カメラ１は輝度値を算出する。輝度値算出部２２は、ステップＳ２２で取得した輝度データに基づいて、輝度値を算出する。
【００５７】
ステップＳ２４において、電子カメラ１は、カウンタｎ＝０であるか否かを判定する。電子カメラ１は、カウンタｎ＝０であると判定するとステップＳ２５に進み、カウンタｎ＝０でないと判定すると、後述するステップＳ２８に進む。
【００５８】
ステップＳ２５において、電子カメラ１は、領域追尾を行う。領域抽出部２７は、ステップＳ２３において算出した輝度値に基づいて、被写体領域を抽出し、領域追尾部２８は、抽出結果に基づいて、被写体追尾を行う。
【００５９】
なお、被写体追尾は、図４Ｂにおいて説明したブロック化した輝度値に基づいて行われる。例えば、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、被写界内の位置が変化する照明部Ｌを追尾する際には、上述したブロックを３×３の９ブロックを利用して、被写体の追尾を行う。なお、３×３の９ブロック以外（例えば、５×５の２５ブロックなど）を利用して被写体の追尾を行っても良い。
【００６０】
ステップＳ２６において、電子カメラ１は、追尾可能であるか否かを判定する。電子カメラ１は、追尾可能であると判定すると後述するステップＳ２９に進み、追尾可能でない（追尾不能である）と判定すると、ステップＳ２７に進む。
【００６１】
ステップＳ２６において追尾不能であると判定された際には、ステップＳ２７において、電子カメラ１は、カウンタをｎ＝０とし、ステップＳ２２に戻る。
【００６２】
ステップＳ２４においてカウンタｎ＝０でないと判定された際には、ステップＳ２８において、電子カメラ１は、高輝度領域を抽出する。位相抽出部２６は、測光センサ２２の出力に基づいて、図４Ｂにおいて説明したブロックのうち、最も輝度値の大きいブロックを検出する。これは、画面内において輝度値の最も大きいブロックは光源である可能性が高いためである。光源にはフリッカ成分が含まれる可能性があるため、光源と推測される部分についてフリッカの判定を行うことが好ましい。そこで、位相抽出部２６は、画面内において輝度値の最も大きいブロックを高輝度領域として抽出する。位相抽出部２６は、例えば、図８に示す斜線のブロックを高輝度領域として抽出する。
【００６３】
図９に、抽出された高輝度領域におけるデータの例を示す。図９において、横軸は経過時間を示し、縦軸は高輝度領域における測光センサ１２に基づく輝度値を、０〜１に正規化した値を示す。また、図９中に実線で示した波形は、検出対象（１００Ｈｚ）のフリッカの波形を示し、●印は、各測光タイミングにおける上述した輝度値を示す。図９から明らかなように、測光間隔とフリッカの周波数は無関係で、かつ、非同期であるため、蓄積開始のタイミング（経過時間＝０）におけるフリッカの位相はランダムになる。
【００６４】
ステップＳ２６において追尾不能であると判定された際には、ステップＳ２９において、電子カメラ１は、ｎ≧９であるか否かを判定する。電子カメラ１は、ｎ≧９であると判定すると後述するステップＳ３１に進み、ｎ＜９であると判定すると、ステップＳ３０に進む。なお、ｎ≧９である場合とは、測光がｎ＝０〜９までの合計１０回行われた場合である。測光が１０回行われるたびに、電子カメラ１は、ステップＳ３１に示すフリッカの有無の判定を行う。
【００６５】
ステップＳ３０において、電子カメラ１は、カウンタをｎ＝ｎ＋１とし、ステップＳ２２に戻る。
【００６６】
ステップＳ３１において、電子カメラ１は、フリッカの有無を判定する。まず、位相フィッティング部２８は、図９で説明した各測光タイミングにおける上述した輝度値ごとに、蓄積開始からの経過時間を検出対象のフリッカの周期における位相に変換する。変換は、以下の式により行われる。
【００６７】
Ｓ［ｎ］(ｍｓ)＝ｔ［ｎ］＿ＭＯＤ＿Ｔ(ｍｓ)・・・（式１）
式１において、Ｓ［ｎ］(ｍｓ)は、検出対象のフリッカの周期における位相の時間を示し、ｔ［ｎ］は、蓄積開始からの経過時間を示す。また、式１において、（Ａ＿ＭＯＤ＿Ｂ）は、ＡをＢで除した際の余りを示す関数を示し、Ｔは、検出対象のフリッカの周期（ここでは１００Ｈｚ＝１０ｍｓ）を示す。
【００６８】
図１０は、図９に示した図を、式１により算出した検出対象のフリッカの周期における位相の時間（Ｓ［ｎ］）を横軸にした図である。なお、図１０の縦軸は、図９の縦軸の値を、１０ｂｉｔのＡ／Ｄ出力値に変換した値を示す。
【００６９】
次に、位相フィッティング部２８は、図１０の各プロットに最も良くフィットするサインカーブを求める。まず、位相フィッティング部２８は、サインカーブの０接点を求める。位相フィッティング部２８は、図１１に示すように、図１０に示した各プロットのうち、縦軸の値が最小であるプロットＰ１（図１０におけるｎ＝８のプロット）を中心に、両隣のプロットＰ２およびＰ３（図１０におけるｎ＝５およびｎ＝２）を選択する。さらに、プロットＰ２およびＰ３のうち、より縦軸の値の小さいプロットＰ２について、プロットＰ１と反対側の隣のプロットＰ４（図１０におけるｎ＝１のプロット）を選択する。
【００７０】
そして、位相フィッティング部２８は、プロットＰｍの座標を（Ｓ[ｍｉｎｍ]，Ｂ[ｍｉｎｍ]）として、プロットＰ１およびＰ３を結ぶ直線と、プロットＰ２およびＰ４を結ぶ直線とをそれぞれ求め、その交点のｘ座標であるＳ０を、サインカーブの０接点とする。
【００７１】
プロットＰ１およびＰ３を結ぶ直線は、次式により求められる。
【００７２】
ｙ＝（Ｂ[ｍｉｎ３]−Ｂ[ｍｉｎ１]）÷（Ｓ[ｍｉｎ３]−Ｓ[ｍｉｎ１]）×ｘ＋（Ｓ[ｍｉｎ３]×Ｂ[ｍｉｎ１]−Ｓ[ｍｉｎ１]×Ｂ[ｍｉｎ３]）÷（Ｓ[ｍｉｎ３]−Ｓ[ｍｉｎ１]）・・・（式２）
同様に、プロットＰ２およびＰ４を結ぶ直線は、次式により求められる。
【００７３】
ｙ＝（Ｂ[ｍｉｎ４]−Ｂ[ｍｉｎ２]）÷（Ｓ[ｍｉｎ４]−Ｓ[ｍｉｎ２]）×ｘ＋（Ｓ[ｍｉｎ４]×Ｂ[ｍｉｎ２]−Ｓ[ｍｉｎ２]×Ｂ[ｍｉｎ４]）÷（Ｓ[ｍｉｎ４]−Ｓ[ｍｉｎ２]）・・・（式３）
さらに、２つの直線の交点のｘ座標であるＳ０は、次式により求められる。
【００７４】
Ｓ０＝Ｓ０ｙ÷Ｓ０ｘ・・・（式４）
Ｓ０ｙ＝（Ｓ[ｍｉｎ４]×Ｂ[ｍｉｎ２]−Ｓ[ｍｉｎ２]×Ｂ[ｍｉｎ４]）÷（Ｓ[ｍｉｎ４]−Ｓ[ｍｉｎ２]）−（Ｓ[ｍｉｎ３]×Ｂ[ｍｉｎ１]−Ｓ[ｍｉｎ１]×Ｂ[ｍｉｎ３]）÷（Ｓ[ｍｉｎ３]−Ｓ[ｍｉｎ１]）・・・（式５）
Ｓ０ｘ＝（Ｂ[ｍｉｎ３]−Ｂ[ｍｉｎ１]）÷（Ｓ[ｍｉｎ３]−Ｓ[ｍｉｎ１]）−（Ｂ[ｍｉｎ４]−Ｂ[ｍｉｎ２]）÷（Ｓ[ｍｉｎ４]−Ｓ[ｍｉｎ２]）・・・（式６）
なお、上述した方法の他に、Ｓ０の値を次式により簡易に求めても良い。
【００７５】
Ｓ０＝（Ｓ[ｍｉｎ１]＋Ｓ[ｍｉｎ２]）÷２・・・（式７）
特に、プロットが密である場合には、このように簡易にＳ０の値を用いると良い。
【００７６】
また、図１１の例では、２つの直線の交点のｙ座標が０である場合を例示しているが、ｙ座標が０以外の場合でも、同様の処理を行うことができる。
【００７７】
次に、位相フィッティング部２８は、サインカーブの０接点に対して、次式に示すサインカーブをフィッティングする。
【００７８】
ｙ＝Ｂ１×Ｓｉｎ｛２π（ｘ−Ｓ０）÷２Ｔ｝・・・（式８）
式８において、Ｂ１は、サインカーブをＹ方向にフィッティングさせるための係数である。このＢ１の値は、例えば、図１０に示した各プロットのうち、縦軸の値が最大であるプロットＰ１（図１０におけるｎ＝９のプロット）の縦軸の値と等しい値である。また、式８におけるＴは、式１で説明したＴである。
【００７９】
図１２は、図１０に示した図に、フィッティングしたサインカーブを重乗して示した図である。
【００８０】
最後に、フリッカ判定部２９は、位相フィッティング部２８によるフィッティングの結果に基づいて、フリッカの判定を行う。図１２に示した図において、サインカーブと各プロットとの差異が少ない程、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれる確率が高くなる。言い換えれば、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれていれば、サインカーブと各プロットとの差異が０に近くなる。また、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれていなければ、サインカーブと各プロットとの差異は大きくなる。
【００８１】
そこで、フリッカ判定部２９は、図１２において、各プロットの縦軸の値と、サインカーブとの差分を求める。図１３は、図１２において求めた各差分を示す図である。
【００８２】
次に、フリッカ判定部２９は、図１３に示した各差分の最大値Ｄｍａｘまたは平均値Ｄａｖｅを求め、この値が所定値Ｄｔｈ未満であるか否かを判定する。所定値Ｄｔｈは、実験などにより経験的に予め求めることができる。
【００８３】
各差分の最大値Ｄｍａｘまたは平均値Ｄａｖｅが所定値Ｄｔｈ未満である場合には、図１２に示した図において、サインカーブと各プロットとの差異が十分少なく、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれると判定することができる。一方、各差分の最大値Ｄｍａｘまたは平均値Ｄａｖｅが所定値Ｄｔｈ以上である場合には、図１２に示した図において、サインカーブと各プロットとの差異が大きく、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれないと判定することができる。
【００８４】
各差分を求める際には、減算により差を求めても良いし、除算により比を求めても良い。また、差および比の両方を適宜組み合わせても良い。
【００８５】
なお、上述したフリッカの検出を行う前に、測光センサ１２の出力に基づく輝度値の広がりを分析し、広がりが所定の閾値よりも少ない場合には、検出対象であるフリッカが測光センサ１２の出力に含まれないと判定しても良い。
【００８６】
また、１２０Ｈｚの周波数のフリッカが検出対象として予め指定されている場合にも、図９および図１２で説明したサインカーブを、１２０Ｈｚの周波数のフリッカに対応するサインカーブに変更して、同様の処理を行えば良い。また、１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚの両方の周波数のフリッカが検出対象として予め指定されている場合には、それぞれのフリッカに対してサインカーブのフィッティングおよびフリッカの有無の判定を行えば良い。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数回の測光を行う測光部と、基準時間から複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換部とを備える。そして、位相に対する測光の出力値の関係と、特定の周期との相関を検出する検出し、検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、特定の周期のフリッカが、測光部による測光出力に含まれると判定する。したがって、フリッカ検出用のセンサを備えたり、測光の時間間隔をフリッカ周期よりも短くしたりすることなく、測光の時間間隔がフリッカ周期よりも長い場合でも、フリッカの有無を適切に判定することができる。特に、測光部におけるセンサの素子数が非常に多い場合であっても、迅速にフリッカの検出を行うことができる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、経過時間を特定の周期に相当する時間で除した際の余りに基づいて、特定の周期おける位相に変換する。したがって、測光の時間間隔がフリッカ周期よりも長くても、フリッカの有無を適切に判定することができる。
【００８９】
また、本実施形態によれば、測光部による測光結果に基づいて、測光対象に含まれる特定部分を追尾する追尾部を備え、特定部分に対応する出力値を用いて相関を検出する。したがって、処理対象となる出力値を限定することにより、処理を高速化することが可能である。
【００９０】
また、本実施形態によれば、測光結果に基づいて露出演算を行う演算部と、演算部による演算結果に基づいて被写体像を撮像する撮像部とを備え、演算部による演算の対象となる測光結果を用いて、上述した相関を検出する。したがって、測光の出力を露出演算とフリッカの検出との両方に利用することができるので、装置を簡略化することができるとともに、処理の負荷を抑えることができる。
【００９１】
なお、本実施形態では、一眼レフタイプの電子カメラを例に挙げて説明を行ったが、本発明は、この構成に限定されない。例えば、撮像素子を１つだけ備えるコンパクトタイプの電子カメラに本発明を適用しても良い。また、銀塩カメラに本発明を適用しても良い。
【００９２】
また、本実施形態では、測光センサ１２はベイヤー配列のセンサである例を示したが、他の配列であっても良い。
【００９３】
また、コンピュータと画像処理プログラムとにより、上述した各実施形態で説明した画像処理装置をソフトウェア的に実現しても良い。この場合、コンピュータにおいて、処理対象の画像データとともに輝度データを取得し、図５および図７のフローチャートで説明した処理の一部または全部を実現する構成とすれば良い。このような構成とすることにより、上述した実施形態と同様の処理を実施することが可能になる。
【符号の説明】
【００９４】
１…電子カメラ、１２…測光センサ、１４…撮像センサ、２０…測光用メモリ、２６…位相抽出部、２８…位相フィッティング部、１９…フリッカ判定部、３１…光源判別部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数回の測光を行う測光部と、
基準時間から前記複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換部と、
前記位相に対する前記測光の出力値の関係と、前記特定の周期との相関を検出する検出部と、
前記検出部により検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、前記特定の周期のフリッカが、前記測光部による測光出力に含まれると判定する判定部と
を備えることを特徴とする測光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測光装置において、
前記変換部は、前記経過時間を前記特定の周期に相当する時間で除した際の余りに基づいて、前記特定の周期における位相に変換する
ことを特徴とする測光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の測光装置において、
前記測光部は、測光対象である領域を複数の領域に分割して測光し、
前記検出部は、前記測光部による出力に基づいて、前記測光対象から高輝度領域を抽出し、抽出した前記高輝度領域に対応する前記出力値を用いて前記相関を検出する
ことを特徴とする測光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の測光装置において、
前記測光部による測光結果に基づいて、前記測光対象に含まれる特定部分を追尾する追尾部を備え、
前記検出部は、前記特定部分に対応する前記出力値を用いて前記相関を検出する
ことを特徴とする測光装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の測光装置と、前記測光装置による測光結果に基づいて露出演算を行う演算部と、前記演算部による演算結果に基づいて被写体像を撮像する撮像部とを備えた撮像装置であって、
前記検出部は、前記演算部による演算の対象となる前記測光結果を用いて前記相関を検出する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
複数回の測光を行う測光部を備えた測光装置においてフリッカを検出する検出方法であって、
基準時間から前記複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換ステップと、
前記位相に対する前記測光の出力値の関係と、前記特定の周期との相関を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、前記特定の周期のフリッカが、前記測光部による測光出力に含まれると判定する判定ステップと
を備えることを特徴とする検出方法。
【請求項１】
複数回の測光を行う測光部と、
基準時間から前記複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換部と、
前記位相に対する前記測光の出力値の関係と、前記特定の周期との相関を検出する検出部と、
前記検出部により検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、前記特定の周期のフリッカが、前記測光部による測光出力に含まれると判定する判定部と
を備えることを特徴とする測光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測光装置において、
前記変換部は、前記経過時間を前記特定の周期に相当する時間で除した際の余りに基づいて、前記特定の周期における位相に変換する
ことを特徴とする測光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の測光装置において、
前記測光部は、測光対象である領域を複数の領域に分割して測光し、
前記検出部は、前記測光部による出力に基づいて、前記測光対象から高輝度領域を抽出し、抽出した前記高輝度領域に対応する前記出力値を用いて前記相関を検出する
ことを特徴とする測光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の測光装置において、
前記測光部による測光結果に基づいて、前記測光対象に含まれる特定部分を追尾する追尾部を備え、
前記検出部は、前記特定部分に対応する前記出力値を用いて前記相関を検出する
ことを特徴とする測光装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の測光装置と、前記測光装置による測光結果に基づいて露出演算を行う演算部と、前記演算部による演算結果に基づいて被写体像を撮像する撮像部とを備えた撮像装置であって、
前記検出部は、前記演算部による演算の対象となる前記測光結果を用いて前記相関を検出する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
複数回の測光を行う測光部を備えた測光装置においてフリッカを検出する検出方法であって、
基準時間から前記複数回の測光のそれぞれが行われるまでの経過時間を、特定の周期における位相に変換する変換ステップと、
前記位相に対する前記測光の出力値の関係と、前記特定の周期との相関を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出した相関が所定の基準よりも高い場合に、前記特定の周期のフリッカが、前記測光部による測光出力に含まれると判定する判定ステップと
を備えることを特徴とする検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−４４２４４（Ｐ２０１２−４４２４４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８０８４１（Ｐ２０１０−１８０８４１）
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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