JP2006352735A - 撮影装置及び撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 色や反射特性が自然状態で認識でき、もって監視機能等を十分に発揮することができる撮影装置及び撮影方法を提供する。
【解決手段】 撮像領域を照明すると共に、該領域を撮像する場合に、可視光を所定の周波数以上の周波数において、所定の強度で明滅させて発光させ、該可視光により照明された領域を撮像するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、人あるいはコンピュータが監視または認識するための映像を撮影する撮影装置及び撮影方法に関するものである。

映像の監視では、人が目で見て行う場合でも、コンピュータにより自動的に行う場合でも、映像中に何が映っているのか認識できる明るさで映像が撮影されなければならない。そのため、夜間など、撮影範囲が十分に明るくない場合には、照明を用いて撮影することが一般的である。この場合、撮影範囲内あるいは撮影範囲の近くにいる人が照明によって幻惑される等の不都合が生じないよう、従来より、照明装置には、人の目に見える可視光領域（波長がおよそ380〜780nmの帯域）の光照明を避け、赤外線領域等の光照明が使用されている（例えば特許文献１参照）。

例えば、夜間の道路における交通量計測や車番認識では、運転者を幻惑しないような照明を用いて車両を撮影しなければならず、このため、人に見えない可視光以外の帯域の光（近赤外光等）で照明を行い、照明光の帯域に感度をもつカメラ（近赤外カメラ等）を用いて撮影する技術が一般的に知られている。
特開平９−６８７４２号公報

しかしながら、近赤外光等の可視光以外の照明を用いると、撮影した映像は、照明光の帯域の強弱が明暗で示されるのみであり、映像中に映った物体の色を認識することはできない。また、可視光以外の照明光で撮影した映像では、明暗が照明光の帯域の光に対する反射特性を反映するため、通常人が見ている可視光の光に対する反射特性とは異なり、見え方が変わる場合がある。従って、従来の撮影装置では、色や反射特性が可視光のもとで認識される場合に比べて異なって認識され得るため、十分な監視機能を有することができないという問題があった。

本発明は、上述した従来の問題点を解決するために成されたものであり、色や反射特性が自然状態で認識でき、もって監視機能等を十分に発揮することができる撮影装置及び撮影方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、照明された領域を撮像する撮影装置であって、可視光を発光して撮像領域の照明を行う発光部と、前記発光部を所定の周波数以上の周波数において、所定の光強度で明滅させて発光させる発光制御部と、前記発光部により照明される領域を撮像する撮像部とを備えてなるものである。

また、本発明の撮影装置において、前記所定の周波数は、臨界融合周波数であることを特徴とする。

また、本発明の撮影装置において、前記発光部の明滅の１周期における点灯時間をＴｏｎ、消灯時間をＴｏｆｆ、点灯時間をＴとし、発光強度をＩｏとすると、Ｔｏｎ・Ｉｏ／Ｔの時間平均された光強度が所定の強度以下となることを特徴とする。

また、本発明の撮影装置において、前記発光制御部による発光時間に同期して前記撮像部の露光を行う露光制御部を備えることを特徴とする。

なお、前記発光部は白色光又は三原色光を発光することを特徴とすることができる。

また、本発明は、撮像領域を照明すると共に、該領域を撮像する撮影方法であって、可視光を所定の周波数以上の周波数において、所定の光強度で明滅させて発光させ、該可視光により照明された領域を撮像するようにしたものである。

以上に述べたように、本発明によれば、色や反射特性が自然状態で認識でき、もって監視機能等を十分に発揮することができる撮影装置及び撮影方法を提供することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の実施の形態はTalbot-Plateauの法則として知られている人の目の特性を利用する。その特性とは、明滅の周波数が一定の周波数（臨界融合周波数）よりも大きい光では、明滅する光がその強さを時間平均した強さの持続光として、人が感じることである。

臨界融合周波数は光の強さや目の中心からの角度に依存して変化するものの、60Hzを越えないことが、心理物理学の知見として得られている。したがって、照明を60Ｈｚ以上の周波数で明滅する可視光とし、点灯時間を消灯時間に比べて十分短く（例えば1万分の1秒）するとともに、点灯時には強い光を照射しても、人が気付かない、あるいは、気にならない程度の明るさの可視光照明が実現することができる。尚、本発明において「明滅」とは、明るくしたり、暗くしたりするという意味であり、点滅を含む意味である。

そして、照明点灯時の光の強さを、カメラの感度と比較して十分大きくすることで、明るい映像を撮影することができる。また、照明の点灯時間に同期するようにカメラの露光時間と適切なゲインを設定することにより、さらに明るく、外光の影響を受け難い映像が撮影できる。

すなわち、本発明の実施の形態における照明装置及び照明方法では、照明装置が可視領域の明滅する光を発し、光が明滅する周波数を人が明滅を感じない程度まで十分大きくし、照明装置の発する光の強さの時間平均を人がまぶしくない程度の値よりも小さくし、カメラが露光する間の光の強さを色が分かる程度まで十分大きくするようにしている。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の構成を示すブロック図である。
実施の形態１の撮影装置は、発光制御部１と、撮像領域Ａに対して可視光を発光して照明を行う可視光発光部２と、撮像領域Ａを撮像する撮像部３とを備えて構成される。

発光制御部１は、明滅周期信号形成部１ａを備え、図２に示すタイミングチャートに従って可視光発光部２が所定の強さの光を所定の周期（臨界融合周波数以上の明滅周波数）で照射するように、発光部に供給する電流等を制御する（増減させる）ことで、発光部の照射する光の強さを制御する。

可視光発光部２は、例えば、白色の発光ダイオードや光の三原色である赤青緑の発光ダイオード等により構成されて可視光を照射する。撮像部（カメラ）３は可視光発光部２によって照らされた領域（部分）Ａを撮像し映像を得る。撮像部３は、例えば、可視光領域に感度がある一般的なＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラを使用することができる。図２では、照明点灯時の光の強さをＩ₀、照明消灯時の光の強さを０、照明の点灯時間をＴｏｎ、消灯時間をＴｏｆｆ、点灯間隔をＴとしている。図２で、Ｔが次式を満たすようにすることで、発光部の照射する光を、人は持続光と感じる。但し、ＣＦＦは臨界融合周波数である。

１／Ｔ≧ＣＦＦ

このとき、可視光発光部２の照射する光を、人は次式のように光の強さを時間平均した、Ｉ₁の強さの光と感じる。

Ｉ₁＝Ｔｏｎ・Ｉ₀／Ｔ

そこで、Ｉ₁を人がまぶしく感じない程度まで十分小さくするとともに、Ｉ₀をカメラの感度に応じて映像が十分明るく撮影できる程度まで大きくするように、Ｉ₀とＴｏｎの長さを決める。

図２では、矩形波状に光の強さを変えるようにしているが、図３や図４のように台形波や正弦波状に光の強さを変えるようにしてもよい。その場合も、Ｉ₁は光の強さの時間平均として計算できる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２の構成を示すブロック図である。
実施の形態２においては、発光制御部１Ａにおいて発光強度（振幅：Ｉ₀）を変更制御することができる発光強度制御部１ｂを備え、また露光制御部４を備えてゲイン制御部４ａを備えている。

実施の形態２において、発光制御部１Ａは、図６に示すタイミングチャートに従って可視光発光部２が所定の強さの光を臨界融合周波数以上の周波数で照射するように、可視光発光部２に供給する電流等を変えることで、可視光発光部２の照射する光の強さを制御する。

なお、可視光発光部２は、白色の発光ダイオードや光の三原色である赤青緑の発光ダイオード等により可視光を照射する。露光制御部４は、発光制御部１Ａと同様に、図６に示すタイミングチャートに従い、撮像部３が露光する時間とタイミングを制御する。この露光制御は露光制御部４における露光用のゲインをゲイン制御部４ａにより制御することにより行われる。または、露光制御は露光制御部４において行われるシャッタの開放時間の長さとタイミングを制御することによって行うこともできる。さらにゲインとシャッタの開放時間の両方を制御しても良い。

発光制御部１Ａの制御は、実施の形態１と同様に、照明点灯時の光の強さをＩ₀、照明消灯時の光の強さを０、照明の点灯時間をＴｏｎ、消灯時間をＴｏｆｆ、点灯間隔をＴとし、実施の形態１で述べた式を満たすように行われる。また、図６では、矩形波状に光の強さを変えるようにしているが、図３や図４のように台形波や正弦波状に光の強さを変えるようにしてもよいことは言うまでもない。その場合も、Ｉ₁は光の強さの時間平均として計算できる。

実施の形態２では、図６に示した露光制御部４の動作により、撮像部３の露光時間を照明の点灯に同期させることにより、撮影範囲に明るい被写体がある場合にも、点灯時間以外の露光がなくなるため、明るい被写体が飽和したり、あるいは、他の被写体が暗すぎるといった映像になる問題を回避できる。なお、実施の形態２では、発光制御部１Ａに発光強度制御部１ｂを備え、撮像領域Ａに応じて可視光発光部２の発光強度（Ｉ₀）を変更するようにすることで、撮影範囲を広げることが可能となる。尚、図示はしないが、撮像領域における照度（発光時の照度）を検出するセンサを設け、該センサの検出照度に基づいて露光ゲインや発光強度制御を行うようにすることで、最適な撮影を行うこともできる。

上述したように、本発明の実施の形態によれば、屋外の夜間などの暗い場所でも、撮影される人や撮影される場所の周辺にいる人にまぶしさを感じさせることなく、色の分かる明るい映像を撮影することができる。
（付記１）照明された領域を撮像する撮影装置であって、
可視光を発光して撮像領域の照明を行う発光部と、
前記発光部を所定の周波数以上の周波数において、所定の強度で明滅させて発光させる発光制御部と、
前記発光部により照明される領域を撮像する撮像部と
を備えてなる撮影装置。
（付記２）付記１に記載の撮影装置において、
前記所定の周波数は、臨界融合周波数であることを特徴とする撮影装置。
（付記３）付記２に記載の撮影装置において、
前記発光部の明滅の１周期における点灯時間をＴｏｎ、消灯時間をＴｏｆｆ、点灯時間をＴとし、発光強度をＩｏとすると、Ｔｏｎ・Ｉｏ／Ｔの時間平均された光強度が所定の強度以下となることを特徴とする撮影装置。
（付記４）付記１に記載の撮影装置において、
前記発光制御部による発光時間に同期して前記撮像部の露光を行う露光制御部を備えることを特徴とする撮影装置。
（付記５）付記１に記載の撮影装置において、
前記発光部は白色光又は三原色光を発光することを特徴とする撮影装置。
（付記６）撮像領域を照明すると共に、該領域を撮像する撮影方法であって、
可視光を所定の周波数以上の周波数において、所定の光強度で明滅させて発光させ、該可視光により照明された領域を撮像するようにした撮影方法。
（付記７）付記６に記載の撮影方法において、
前記所定の周波数は、臨界融合周波数であることを特徴とする撮影方法。
（付記８）付記７に記載の撮影方法において、
発光の１周期における点灯時間をＴｏｎ、消灯時間をＴｏｆｆ、点灯時間をＴとし、発光強度をＩｏとすると、Ｔｏｎ・Ｉｏ／Ｔの時間平均された光強度が所定の強度以下となることを特徴とする撮影方法。
（付記９）付記５に記載の撮影方法において、
発光時間に同期して露光を行うことを特徴とする撮影方法。

本発明の実施の形態１を示すブロック図である。 矩形波による照明の明滅のタイミングチャートである。 台形波による照明の明滅のタイミングチャートである。 正弦波による照明の明滅のタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１，１Ａ 発光制御部、１ａ 明滅周期信号形成部、１ｂ 発光強度制御部、２ 可視光発光部、３ 撮像部、４ 露光制御部、４ａ ゲイン制御部。

Claims (5)

1. 照明された領域を撮像する撮影装置であって、
   可視光を発光して撮像領域の照明を行う発光部と、
   前記発光部を所定の周波数以上の周波数において、所定の光強度で明滅させて発光させる発光制御部と、
   前記発光部により照明される領域を撮像する撮像部と
   を備えてなる撮影装置。
2. 請求項１に記載の撮影装置において、
   前記所定の周波数は、臨界融合周波数であることを特徴とする撮影装置。
3. 請求項２に記載の撮影装置において、
   前記発光部の明滅の１周期における点灯時間をＴｏｎ、消灯時間をＴｏｆｆ、点灯時間をＴとし、発光強度をＩｏとすると、Ｔｏｎ・Ｉｏ／Ｔの時間平均された光強度が所定の強度以下となることを特徴とする撮影装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の撮影装置において、
   前記発光制御部による発光時間に同期して前記撮像部の露光を行う露光制御部を備えることを特徴とする撮影装置。
5. 撮像領域を照明すると共に、該領域を撮像する撮影方法であって、
   可視光を所定の周波数以上の周波数において、所定の光強度で明滅させて発光させ、該可視光により照明された領域を撮像するようにした撮影方法。

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