JP2011049729A

JP2011049729A - 撮像システム

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Publication number: JP2011049729A
Application number: JP2009195154A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kagei; 健司影井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: JP5404250B2

Abstract

【課題】撮影視野を確保するためのワイパを有する装置を介して被写体を撮影する、撮像システムにおいて、ワイパが作動中であっても、違和感の無い映像を取得することを可能にした撮像システムを提供すること。
【解決手段】撮像システムは、撮像素子を有するカメラ装置と、絞りを含み被写体からの光を前記撮像素子に導くレンズ装置と、前記レンズ装置の被写体側に配置されたワイパと、を備え、前記撮像素子から出力される撮影画像の明るさの変化を低減する調整機能を備え、前記ワイパが作動している際には、前記調整機能を停止させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイパを有するレンズ装置、及びそのレンズ装置を介して被写体を撮影する、撮像システムに関するものである。

従来、車載カメラやワイパ付き屋外カメラ雲台などによって、撮像装置の前面のガラスに付着した水滴やゴミを取り除くワイパ装置が知られている。これらのワイパ装置を使用したシステムの中には、ワイパの制御と撮像装置の制御を連動させた例も知られている。例えば、特許文献１では、ワイパが撮像装置の画角内に入った際の違和感の或る映像を取得しないよう、ワイパを作動中は画像を取り込まない車載カメラシステムの例が開示されている。また、特許文献２では、ワイパの動作環境から外部の天候状態を推定し、車載カメラにおいて必要な情報を得るのに最適な光量となるように、絞り又はシャッターを調節する車載カメラシステムの例が開示されている。

特開平８−７２６４１号公報特開平８−２４０８３３号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、ワイパ作動中に取得される映像は不連続なものとなってしてしまうため、重要な映像を撮影できない場合がある。また、上述の特許文献２に開示された従来技術では、ワイパ動作は天候を推定する手段であり、晴天時にワイパを動作させた場合、例えばゴミの除去のために動作させた場合など、には条件が合わず、取得される映像は違和感のあるものになってしまう。また、ワイパが撮像装置の画角内を遮る際には光量が変化するために、やはり取得される映像は違和感のあるものとなってしまう。

そこで、本発明の目的は、ワイパが作動中であっても、違和感の無い映像を取得することを可能にした撮像システムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の撮像システムは、撮像素子を有するカメラ装置と、絞りを含み被写体からの光を前記撮像素子に導くレンズ装置と、前記レンズ装置の被写体側に配置されたワイパとを備え、前記撮像素子から出力される撮影画像の明るさの変化を低減する調整機能を備え、前記ワイパが作動している際には、前記調整機能を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、ワイパが作動中であっても、違和感の無い映像を取得することを可能にした撮像システムを提供することができる。

実施例１のブロック図である。実施例１のワイパを動作していない状態の取得映像の例である。実施例１のワイパを作動中の取得映像の例である。実施例１のフローチャートである。実施例２のブロック図である。実施例２のワイパを動作していない状態の取得映像の例である。実施例２のワイパを作動中の取得映像の例である。実施例２のフローチャートである。（ａ）は実施例２のワイパブレードがレンズの有効口径の範囲内を通過するタイミングと遮る面積を表したグラフの例、（ｂ）は実施例２の絞り量を表したグラフの例である。実施例３のフローチャートである。（ａ）は実施例２のワイパブレードがレンズの有効口径の範囲内を通過するタイミングと遮る面積を表したグラフの例、（ｂ）は実施例３の絞り量及びカメラゲイン、シャッター速度の変更タイミングを表したグラフの例である。

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、本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。

以下、図１のブロック図を参照して、本発明の撮像システムの第１の実施例による構成について説明する。

映像を取得するためのカメラ（カメラ装置）１およびレンズ（レンズ装置）２は、フロントガラス３によって、外部からの雨やゴミなどから守られている。フロントガラス３には、付着した水滴やゴミを取り除き、撮影視野を確保するために、ワイパ４が取り付けられている。このワイパ４はフロントガラス３の表面（レンズ２と反対側の面）と接していることが望ましい（停止中は非接触でも構わない）が、フロントガラス３が無い場合は、レンズ装置の被写体側であるレンズ２の表面（最も物体側の面）と接するように構成しても構わない。また、このワイパ４は、車載カメラシステム（やこれに用いるレンズ装置）や屋外カメラ雲台システム（やこれに用いるレンズ装置）等に用いられることが多く、本実施例もこのようなシステム（装置）に適用されることが望ましい。

操作者がワイパ４を操作させる際には、操作器５のワイパスイッチを操作することで、ＣＰＵ６へワイパ動作命令が送信される。ＣＰＵ６はワイパ制御部７を介して、ワイパモータ４ａの駆動・停止を制御することで、ワイパブレード４ｂがフロントガラス３の水滴やゴミの除去を行う。

また、ＣＰＵ６は、カメラ制御部８を介してカメラ１の制御を行う。カメラ１は、自動的にレンズの絞りを調節することで取得映像の光量を調節する自動絞り調整（オートアイリス）機能（自動絞り調整手段、自動絞り調整機構）を備えている。ＣＰＵ６は、カメラ制御部８を介してカメラ１の自動絞り調整機能の停止と作動を制御することができる。ここで、自動絞り調整機能（自動絞り調整手段）は、取得した映像の光量（輝度、明るさ）の変化（撮像素子から出力される映像の明るさの変化）を低減する（抑制する）ように、絞りの開口径を調整する（変化させる）機能である。従って、撮影画像（撮像素子から出力する映像）の明るさ（光量）を調整する際、レンズ装置内の絞りを調整しても構わないし、撮像素子のゲインを調整しても構わない。

ここで、カメラ１によって図２のような被写体の映像を撮影していた際に、ワイパ４を動作させると、撮影される映像は図３のように、ワイパブレード４ｂが写し込まれた映像となる。この際、カメラ１の自動絞り調整機能が作動状態であった場合には、ワイパブレード４ｂが撮影画像の画角内の一部を遮ることによって映像の光量が減少するため、カメラ１は自動的にレンズ２の絞りを開く方向に操作する。このため、ワイパブレード以外の領域では適切な光量をオーバーしてしまい、映像が白くなってしまう。また、適切な光量に調節するまでに時間がかかるため、ワイパが取得映像の画角から外れた後でも、しばらくの間、映像は適切な明るさよりも明るい状態になってしまう。尚、ここでは、撮影された映像の明るさ（光量）を、撮像素子に入射した光を検出した結果（得られる光量）としているがこの限りでは無く、レンズ２内、カメラ１内に、撮像素子とは別に設けられた光量センサーの検出結果としても良い。

以下、本発明の第１の実施例によるＣＰＵ６の処理の流れについて図４のフローチャートをもとに説明する。

ＣＰＵ６は操作器５からワイパ動作命令を受信した際に（Ｓ１１）、カメラ１の自動絞り調整機能が作動状態かどうかを確認する（Ｓ１２）。カメラ１の自動絞り調整機能が停止状態であった場合には、カメラ１を制御することなく、通常どおりワイパの動作のみを行う（Ｓ１７）。カメラ１の自動絞り調整機能が作動状態であった場合には、まずカメラ１の自動絞り調整機能を停止する（Ｓ１３）。その後、ワイパの動作を開始し（Ｓ１４）、ワイパの動作が終了した後（Ｓ１５）、自動絞り調整機能を作動状態に戻す（Ｓ１６）。

以上のように、ワイパの作動中は、カメラ１の自動絞り調整機能を停止することで、ワイパが取得映像の画角を遮ることによって生じる光量の変化による、自動絞り調整機能による無駄な動作を防止することができる。

本実施例から派生するシステムとして、ワイパ制御部７およびカメラ制御部８の機能を、ＣＰＵ６であわせて行ってもよい。また、レンズ２が、ワイパ４が作動中であることを認識し、作動中であった場合には、カメラ１からの制御指令を無視し、絞り量を固定にするようにしても良い。

以下、図５を参照して、本発明の撮像システムの第２の実施例による構成について説明する。図５において、図１と同一のブロック要素については同符号をつけている。図５は、図１と比較し、レンズ制御部９が追加されている。

実施例１と同様に、ＣＰＵ６は操作器からの指令に対して、ワイパ制御部７を介してワイパ４の制御を行う。また、ＣＰＵ６は、カメラ制御部８を介して、自動絞り調整機能の作動／停止の切り替え制御に加えて、自動絞り調整が停止状態での絞り量の調節を行うことができる。さらに、ＣＰＵ６は、レンズ制御部９を介して、レンズ（ズーム機能を持つレンズ装置）２のズーム制御および現在のズーム位置情報を取得することができる。ここで、本実施例２の撮像システムは、自動絞り調整機能自体を持っていなくても構わない。

ここで、ワイパ４を動作させた際のワイパブレード４ｂの映像への写りこみ方は、レンズ２のズーム位置によって異なる。例えば、レンズ２のズーム位置がある閾値よりも広角側にあった場合では、実施例１で説明したように、図２のような映像が取得されている状態で、ワイパ４を動作させると、図３のようにワイパブレード４ｂがくっきりと映像に写り込む。一方、図６のようにレンズ２のズーム位置をある閾値よりも望遠側にした状態でワイパ４を動作させると、図７のように取得される映像は、全体的に暗くなったものとなる。これは、レンズ２の有効径に対して、ワイパブレード４ｂが遮る面積が小さいために、映像を取得することは可能であるが、光量が減少するために起こる。ここで、この閾値とは、レンズ２のある焦点距離、或いはレンズ２に含まれる変倍群（不図示のズーム時に移動する群）の位置、或いはズーム操作を行う操作部（不図示）の操作履歴や、これらを用いて演算で求められた値のことである。

本発明の第２の実施例によるＣＰＵ６の処理の流れについて、図８のフローチャートを参照して説明する。

実施例１と同様に、ＣＰＵ６は操作器５からワイパ動作命令を受信した際に（Ｓ３１）、カメラ１の自動絞り調整機能が作動状態であったかを確認し（Ｓ３２）、自動絞り調整機能が作動状態であった場合には停止する（Ｓ３３）。また、レンズ制御部９からレンズ２のズーム位置情報を取得し（Ｓ３４）、あらかじめ設定された閾値との比較を行う（Ｓ３５）。ここで、現在のズーム位置が閾値よりも広角側であった場合には、絞り量（開口径、絞り羽根の動作量）の調整（変化、制御）を行わずにワイパを動作させる（Ｓ４０）。一方、ズーム位置が閾値よりも望遠側であった場合には、ワイパの動作開始からの時間に対する、絞り量を計算する（Ｓ３６）。絞り量の計算においては、まず、図９（ａ）に示すように、ワイパの動作開始からの時間に対する、ワイパブレードがレンズの有効口径の範囲内（有効径内）を通過するタイミングと遮る面積を、予め計算しておく。この面積は、ワイパブレードの形状や取り付け位置などのワイパの構造と、ワイパモータの駆動速度から推定されるワイパブレードの位置から決定される。この面積から、光量の変化量を計算し、絞り量を計算する。絞り量は、上記の光量の変化量と、現在のレンズのズーム位置や現在の絞り量やレンズ機種に依存する絞り量の変化による光量の変化量から、取得される映像の明るさが一定になる（明るさの変化を低減する）ように決定する。その後、ワイパの動作を開始し（Ｓ３７）、図９（ｂ）のように、ワイパブレードがレンズの有効口径の範囲内を通過するタイミングと遮る面積に合わせて、絞りを開く（広げる）或いは閉じる（絞る）方向に操作することで、取得映像の明るさが一定になるように調整を行う（Ｓ３８）。調整を行いながらワイパを動作させ、ワイパの動作が終了した場合（Ｓ３９）、自動絞り調整機能を作動状態から停止状態に変更したかを確認し（Ｓ４１）、変更している場合には元の状態に戻す（Ｓ４２）。ここで、ステップＳ３８で絞りを開く（広げる）ことにより行う映像の明るさの調整（制御）は、自動絞り調整機能のように撮像素子の出力に基づいて行われている調整とは独立した調整（制御）である。この調整機能（制御機能）は、主にＣＰＵ６が有している機能であるが、この限りではなく、この撮像システム内の他のＣＰＵ、或いはレンズ２内、カメラ１内等にＣＰＵ６とは別に配置されたＣＰＵが行っても良い。

以上のように、ズーム位置によってワイパ作動中にレンズの絞り量を調整することによって、ワイパ作動中の取得映像が、光量が変化することによる違和感のある映像となることを防ぐことができる。

本実施例から派生する方法として、ワイパを往復または複数回動作させるような場合には、Ｓ３６からＳ３９の処理を繰り返して行う。また、ワイパブレードの位置を駆動速度から推定するのではなく、ポテンショメータやエンコーダを搭載して位置を検出しても良い。

以下、本発明の第３の実施例について説明する。

装置の構成は図５に示した実施例２と同様であり、カメラ１はカメラ制御部８から、前記、実施例２に記載の操作に加え、カメラのゲインまたはシャッター速度の少なくともいずれか一方を制御可能であるものとする。

ここで、レンズ２のズーム位置が望遠側であった場合、前玉の径に限界があるため、一般的にＦドロップと呼ばれる現象により、絞りを開いても十分な光量が得られない場合がある。この場合、ワイパ作動中に絞りを最大まで開いても、十分な光量が得られず、カメラ１から取得される映像はワイパ作動中だけ暗い映像となってしまう。

本発明の第３の実施例におけるＣＰＵ６の処理の流れについて、図１０のフローチャートに基づき説明する。図１０は、図８のフローチャートのＳ３６からＳ３９の処理についての変更を記述しており、それ以外の処理は実施例２と同様である。

レンズのズーム位置が閾値よりも望遠側であった場合、ワイパの動作開始からの時間に対する絞り量を計算する（Ｓ５０）。絞り量だけを調整することにより映像の光量を一定に維持することができるかどうかを判断し（Ｓ５１）、絞りによる調整で撮影する光量を一定に維持できる場合はＳ５４に進む。絞りによる調整では撮影する映像の光量を一定に維持できない場合はＳ５２に進み、図１１（ｂ）に示すように、絞りによる調整が一定以上に達したタイミングで、カメラのゲインを上げるか、シャッター速度を遅くするように決定する（Ｓ５２）。これに合わせて絞り量を再計算することで（Ｓ５３）、映像の明るさが一定となるような、絞り量・カメラゲイン・シャッター速度が決定し、Ｓ５４に進む。Ｓ５４では、ワイパの動作を開始し、ワイパを動作させながら絞り量を調整し、カメラのゲインの切り替えおよびシャッター速度の切り替えが必要な時間になったら切り替える（Ｓ５５）。

以上のように、ワイパ作動中に、絞りの調節だけでなく、カメラのゲインやシャッター速度を切り替えることによって、絞り量の調節だけでは不十分な場合においても、撮影される映像の明るさを一定にすることができる。

本実施例から派生する方法として、前述の説明のように絞り量を優先するのではなく、カメラゲインやシャッター速度を優先し、調整を行っても良い。また、優先する操作を、設定や撮影環境に合わせて変更しても良い。加えて、映像の画質を優先する場合には、絞り量の調節のみを行い、明るさを一定に保つことを優先する場合には、ゲインやシャッター速度の変更も行うように、使用状況に応じて実施例２に記載の処理と実施例３に記載の処理を選択可能にしても良い。カメラゲインやシャッター速度の変更は１回に限るものではなく、必要に応じて複数回変更しても良い。

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。
実施例１乃至３においては、カメラ１、レンズ２と、ワイパ制御部７がＣＰＵ６を介して電気的に接続され、信号の送受信が可能である撮影システムを例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、レンズ装置とカメラ装置からなる撮像システムにおいても、ワイパの作動中には、映像の明るさを一定にするように、絞り、シャッター速度、カメラゲインを制御することによっても、本発明の効果を得ることができる。さらに、ワイパを介して被写体からの光を受光するレンズ装置も、ワイパの作動中に、像の明るさを一定に保つ（明るさの変化を低減する）ように絞りを制御することによって、同様の効果を得ることができることに留意されたい。これらの場合、ワイパ装置の動作の有無は、外部装置であるワイパ装置からの信号、撮像された画像の画像処理、使用者による入力（操作部による入力）、等によって判断することができる。

１カメラ
２レンズ
３フロントガラス
４ワイパ
４ａワイパモータ
４ｂワイパブレード
５操作器
６ＣＰＵ
７ワイパ制御部
８カメラ制御部

Claims

撮像素子を有するカメラ装置と、
絞りを含み、被写体からの光を前記撮像素子に導くレンズ装置と、
前記レンズ装置の被写体側に配置されたワイパと、を備える撮像システムにおいて、
前記撮像素子から出力される撮影画像の明るさの変化を減少させる調整機能を備えており、
前記ワイパが作動している際には前記調整機能を停止する、
ことを特徴とする撮像システム。
撮像素子を有するカメラ装置と、
絞りを含み、被写体からの光を前記撮像素子に導くレンズ装置と、
前記レンズ装置の被写体側に配置されたワイパと、を備える撮像システムにおいて、
前記撮像素子から出力される撮影画像の明るさの変化を減少させる調整機能を備えており、
前記レンズ装置はズーム機能を有し、
前記レンズ装置のズーム位置が閾値よりも望遠側の際には、前記ワイパの作動中は前記調整機能を停止させ、
前記レンズ装置のズーム位置が前記閾値よりも広角側の際には、前記ワイパの作動中であっても前記調整機能による調整を行う、
ことを特徴とする撮像システム。
前記調整機能は、前記絞りの開口径を調整する機能、前記撮像素子のゲインを調整する機能、の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像システム。
前記調整機能は、前記撮像システム内に設けられた光量センサー、又は前記撮像素子の出力に基づいて、前記明るさの変化を減少させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像システム。
前記調整機能と独立して、前記絞りの開口径を制御する制御機能を備え、
前記制御機能が、前記ワイパのワイパブレードが前記レンズ装置の有効径内を通過するタイミングに応じて前記絞りの開口径を広げたり、前記撮像素子のゲインを上げたりする、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像システム。
レンズと、絞りと、前記レンズの被写体側に配置されたワイパとを備え、前記被写体からの光を撮像素子に導くレンズ装置であって、
前記撮像素子に入射した光量に基づいて、前記絞りの開口径を調整する調整機能を備えており、
前記ワイパが作動している際には、前記調整機能を停止する、
ことを特徴とするレンズ装置。
レンズと、絞りと、前記レンズの被写体側に配置されたワイパとを備え、前記被写体からの光を撮像素子に導くレンズ装置であって、
前記撮像素子に入射した光量に基づいて、前記絞りの開口径を調整する調整機能を備えており、
前記レンズ装置はズーム機能を有し、
前記レンズ装置のズーム位置が閾値よりも望遠側の際には、前記ワイパの作動中は前記調整機能を停止させ、
前記レンズ装置のズーム位置が前記閾値よりも広角側の際には、前記ワイパの作動中であっても前記調整機能による調整を行う、
ことを特徴とするレンズ装置。
前記調整機能と独立して、前記絞りの開口径を制御する制御機能を備え、
前記制御機能が、前記ワイパのワイパブレードが前記レンズの有効径内を通過するタイミングに応じて前記絞りの開口径を広げる、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のレンズ装置。