JP2014143478A - カメラ装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各波長の反射光を集光する毎にモニタにおける被写体の画面表示を書き換えることにより、モニタ画面のちらつきを防ぐこと。
【解決手段】カメラ装置１００は、複数の異なる波長を有する非可視光を被写体１０に照射するとともに、照射された被写体１０を撮像する。照射部１５０は、被写体１０に対して、非可視光の全波長を一通り出射する基準周期よりも短い切換周期で波長毎に非可視光を順次照射する。撮像部１６０は、照射部１５０により照射された被写体１０を切換周期毎に順次撮像するとともに、撮像した被写体１０の画像データの画像を切換周期で切り換えて表示させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の異なる波長を有する非可視光を被写体に照射するとともに、非可視光を照射された被写体を撮像するカメラ装置及び撮像方法に関する。

従来、非可視光の一種である赤外光を照射した被写体を撮像してカラー表示する暗視カメラが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の暗視カメラは、複数の異なる波長の赤外光を時間をずらして被写体に照射し、照射された被写体からの各波長の反射光を順次集光する。そして、特許文献１の暗視カメラは、集光した反射光における赤外スペクトルの放射強度または赤外スペクトルの反射率の値から色推定を行って被写体を表示させる。

図１は、特許文献１の暗視カメラにおける各波長の撮像タイミングと輝度推定、色推定及び表示切替のタイミングとを示す図である。

特許文献１の暗視カメラは、図１に示すように、波長λ１〜波長λ３の全ての波長の反射光Ｓ１〜Ｓ３を集光した後、反射光Ｓ１〜Ｓ３を用いて輝度推定及び色推定を行ってモニタ画面の画像を書き換える。従って、特許文献１の暗視カメラは、波長λ１〜波長λ３の全ての波長の反射光Ｓ１〜Ｓ３を集光する期間Ｔ０毎にモニタ画面の画像を書き換える。

特開２００２−１７１５１９号公報

しかしながら、特許文献１の暗視カメラにおいては、波長λ１〜波長λ３の全ての波長の反射光Ｓ１〜Ｓ３を集光するまでモニタにおける被写体の画面表示を書き換えないので、モニタ画面にちらつき（フリッカー）が発生するという課題がある。

本発明の目的は、各波長の反射光を集光する毎にモニタにおける被写体の画面表示を書き換えることにより、モニタ画面のちらつきを防ぐことができるカメラ装置及び撮像方法を提供することである。

本発明に係るカメラ装置は、複数の異なる波長を有する非可視光を被写体に照射するとともに、前記照射された前記被写体を撮像するカメラ装置であって、前記被写体に対して、前記非可視光の全波長を一通り出射する基準周期よりも短い切換周期で波長毎に前記非可視光を順次照射する照射部と、前記照射部により照射された前記被写体を前記切換周期毎に順次撮像するとともに、撮像した前記被写体の画像データの画像を前記切換周期で切り換えて表示させる撮像部と、を有する。

本発明に係る撮像方法は、複数の異なる波長を有する非可視光を被写体に照射するとともに、前記照射された前記被写体を撮像するカメラ装置における撮像方法において、前記被写体に対して、前記非可視光の全波長を一通り出射する基準周期よりも短い切換周期で波長毎に前記非可視光を順次照射するステップと、照射された前記被写体を前記切換周期毎に順次撮像するとともに、撮像した前記被写体の画像データの画像を前記切換周期で切り換えて表示させるステップと、を有する。

本発明によれば、各波長の反射光を集光する毎にモニタにおける被写体の画面表示を書き換えることにより、モニタ画面のちらつきを防ぐことができる。

特許文献１の暗視カメラが照射する赤外光の照射のタイミングを示す図 本発明の実施の形態１に係るカメラ装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るカメラ装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１における表示画像の輝度及び色の更新のタイミングを示す図 本発明の実施の形態１における反射光における被写体の反射特性を示す図 本発明の実施の形態２に係るカメラ装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態２における表示画像の輝度及び色の更新のタイミングを示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、同一の符号は、同一の構成要素または同様の作用、動作をなすものを表す。

（実施の形態１）
＜カメラ装置の構成＞
本発明の実施の形態１に係るカメラ装置１００の構成について、図２を用いて説明する。なお、図２では、カメラ装置１００に加えて被写体１０及びモニタ２００も記載する。

カメラ装置１００は、制御部１０１と、照射部１５０と、撮像部１６０とから主に構成されている。

制御部１０１は、第１の出射部１０２、第２の出射部１０３、及び第３の出射部１０４からの非可視光の出射を制御する。制御部１０１における第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々の制御を照射制御と言う。また、その時に制御部１０１から第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々に出力される、照射制御情報を含む信号を照射制御信号という。カメラ装置１００は、照射制御信号に従って、第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４から非可視光を出射する。ここで、非可視光とは赤外光もしくは紫外光である。なお、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４は被写体１０を照射する際の光源であるので、以下において第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４を「光源」と表記する場合もある。

照射部１５０は、被写体１０に対して、非可視光の全波長λ１１〜λ１３を一通り出射する基準周期よりも短い切換周期で波長毎に非可視光を順次照射する。なお、照射部１５０の構成の詳細と、基準周期及び切換周期とについては、後述する。

撮像部１６０は、照射部１５０により照射された被写体１０を切換周期毎に順次撮像するとともに、撮像した被写体１０の画像データの画像を切換周期で切り換えてモニタ２００に表示させる。なお、撮像部１６０の構成の詳細については、後述する。

＜照射部の構成＞
本発明の実施の形態１における照射部１５０の構成について、図２を用いて説明する。照射部１５０は、第１の出射部１０２と、第２の出射部１０３と、第３の出射部１０４と、照明光学部１０５とから主に構成されている。

第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４は、制御部１０１の照射制御信号に従って、各々互いに異なる波長λ１１、λ１２、λ１３の非可視光を出射する。非可視光は、波長毎に時間をずらして間欠的に出射される。第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ここでは、光源としてＬＥＤを用いているが、光源はＬＥＤに限定されるものではなく、レーザ、レーザ若しくはＬＥＤ等で励起された蛍光体からの発光、高圧水銀ランプ、等、所望の波長の光を発する光源であれば、全て適用可能である。

照明光学部１０５は、第１の出射部１０２から出射された非可視光、第２の出射部１０３から出射された非可視光、または第３の出射部１０４から出射された非可視光を被写体１０に向けて照射する。照明光学部１０５は、被写体１０に非可視光を照射するためのレンズを有している。照明光学部１０５から出射される非可視光は、レンズを用いることにより、効率良く被写体１０の方向に導かれる。なお、本発明のカメラ装置１００は、レンズが無くても照明光学部１０５から出射される非可視光を被写体１０に照射できるので、照明光学部１０５のレンズを省略しても構わない。

また、本実施の形態では、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４からの非可視光を拡散させる拡散素子を、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４と被写体１０との間の光路に設けることで、被写体１０を照射する非可視光の光強度を広い範囲で均一にしてもよい。拡散素子は、回折型や屈折型等、一般的な構成のものを、何ら制約無く用いることができる。

また、照明光学部１０５は、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４に対して共通でなくてもよく、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４に対して個別に設けてもよい。その場合、カメラ装置は、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の波長に対して各照明光学部を最適な設計にすることができ、より広い範囲で均一な光強度を有する非可視光を照射することが出来る。

＜撮像部の構成＞
本発明の実施の形態１における撮像部１６０の構成について、図２を用いて説明する。撮像部１６０は、撮像光学部１１１と、センサー部１１２と、データ処理部１１３と、色推定部１１４と、記憶部１１５とから主に構成されている。

撮像光学部１１１は、非可視光を照射された被写体１０で反射された反射光を、波長毎に時間をずらして集光してセンサー部１１２に出力する。撮像光学部１１１は、集光レンズを有している。集光レンズは、被写体１０からの反射光をセンサー部１１２に集光することで被写体１０の像をセンサー部１１２に結像する。集光レンズは、図示していないが、カメラ装置において一般的に用いられる撮像レンズである。

センサー部１１２は、撮像光学部１１１で集光された被写体１０からの反射光を受けて、被写体１０を撮像し、受けた光を電気信号に変換する。なお、各波長の反射光の撮像のタイミングは後述する。センサー部１１２で変換された電気信号は、撮像データとしてセンサー部１１２からデータ処理部１１３に出力される。

なお、センサー部１１２は、制御部１０１からセンサー制御を受ける。その時に制御部１０１からセンサー部１１２に入力する、センサー制御情報を含む信号をセンサー制御信号という。例えば、センサー制御信号には、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４により被写体１０が照射されたタイミングの情報が含まれている。従って、センサー部１１２は、被写体１０で反射された反射光が、どの波長に対する反射光であるかを確実に知ることができるため、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々の波長の電気信号に確実に分離することが出来る。

データ処理部１１３は、センサー部１１２から出力される撮像データを受ける。データ処理部１１３は、センサー部１１２から出力された撮像データに対して、ゲイン調整及び露光調整等の所定の画像処理を施すことにより、第１の出射部１０２から出射された非可視、第２の出射部１０３から出射された非可視光、または第３の出射部１０４から出射された非可視光で撮像された画像データをそれぞれ生成する。データ処理部１１３は、生成した画像データを色推定部１１４に出力するとともに記憶部１１５に記憶させる。

なお、データ処理部１１３は、制御部１０１からデータ処理制御を受ける。その時に制御部１０１からデータ処理部１１３に入力する、データ処理制御情報を含む信号をデータ処理制御信号という。データ処理制御信号は、センサー部１１２から出力された撮像データが、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の何れから照射された波長の非可視光に対応する撮像データであるかを確認し、適切な処理をするため等に利用される。

また、データ処理部１１３は、センサー部１１２から出力される撮像データから、データ処理制御信号の情報も同時に受けることも出来ることは言うまでもない。

色推定部１１４は、データ処理部１１３により出力された単一の波長の画像データに基づいて、被写体１０の輝度を推定する。色推定部１１４は、データ処理部１１３により出力された画像データのスペクトル、及び記憶部１１５に記憶されている画像データのスペクトルに基づいて、被写体１０の色を推定する。色推定部１１４は、被写体１０の輝度及び色の推定結果に基づいて被写体１０の画像データを生成し、生成した画像データをモニタ２００に出力する。これにより、モニタ２００には、単一の波長の反射光を撮像する毎に、被写体１０の画像が切り換え表示される。なお、被写体１０の輝度の推定方法及びモニタ２００における被写体１０の画面表示の切り換えのタイミングは後述する。

なお、データ処理部１１３で行われる処理の一部もしくは全てを色推定部１１４で行っても構わない。データ処理部１１３で行われる処理の全てを色推定部１１４で行う場合には、データ処理部１１３を便宜的に無くしても構わないのは言うまでもない。

また、色推定部１１４は、制御部１０１から色推定制御を受ける。その時に制御部１０１から色推定部１１４に入力する、色推定処理制御情報を含む信号を色推定制御信号という。色推定制御信号は、データ処理部１１３から出力された画像データが、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の何れから照射された波長の非可視光に対応する画像データであるかを確認し、適切な処理をするため等に利用される。

また、色推定部１１４は、データ処理部１１３から出力される画像データから、色推定処理制御信号の情報も同時に受けることも出来ることは言うまでもない。

＜カメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態１に係るカメラ装置１００の動作について、図３を用いて説明する。

カメラ装置１００において、被写体１０の輝度は単一の波長（λ１１、λ１２またはλ１３）を用いて推定することが可能であり、被写体１０の色は全ての波長（λ１１〜λ１３）を用いて推定する必要がある。従って、カメラ装置１００は、各波長の反射光を撮像する毎に被写体１０の輝度を推定することができ、全ての波長（λ１１、λ１２、λ１３）の反射光を撮像し終えた後は、被写体１０の色を推定することができる。

まず、照射部１５０は、第１の出射部１０２から出射された波長λ１１の非可視光を被写体１０に照射する（ステップＳＴ３０１）。

次に、撮像部１６０は、波長λ１１の反射光を撮像して撮像処理を行う（ステップＳＴ３０２）。具体的には、撮像光学部１１１は、被写体１０からの波長λ１１の反射光を集光する。また、センサー部１１２は、被写体１０を撮像し、受けた光を電気信号に変換して撮像データを取得する。そして、データ処理部１１３は、撮像データに対して画像処理を施して画像データを取得する。

センサー部１１２は、取得した波長λ１１の画像データを記憶部１１５に記憶させる。

色推定部１１４は、波長λ１１の画像データに基づいて、被写体１０の輝度を推定する（ステップＳＴ３０３）。

次に、色推定部１１４は、推定した輝度を示す輝度情報を更新し（ステップＳＴ３０４）、更新した輝度情報に基づいて被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。

次に、照射部１５０は、第２の出射部１０３から出射された波長λ１２の非可視光を被写体１０に照射する（ステップＳＴ３０５）。

次に、撮像部１６０は、波長λ１２の反射光を撮像して撮像処理を行う（ステップＳＴ３０６）。

センサー部１１２は、取得した波長λ１２の画像データを記憶部１１５に記憶させる。

色推定部１１４は、波長λ１２の画像データに基づいて、被写体１０の輝度を推定する（ステップＳＴ３０７）。

次に、色推定部１１４は、推定した輝度を示す輝度情報を更新し（ステップＳＴ３０８）、更新した輝度情報に基づいて被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。

次に、照射部１５０は、第３の出射部１０４から出射された波長λ１３の非可視光を被写体１０に照射する（ステップＳＴ３０９）。

次に、撮像部１６０は、波長λ１３の反射光を撮像して撮像処理を行う（ステップＳＴ３１０）。

センサー部１１２は、取得した波長λ１３の画像データを記憶部１１５に記憶させる。

色推定部１１４は、波長λ１３の画像データに基づいて、被写体１０の輝度を推定する（ステップＳＴ３１１）。また、推定部１１４は、ステップＳＴ３０２において取得して記憶部１１５に記憶させた波長λ１１の画像データのスペクトル、ステップＳＴ３０６において取得して記憶部１１５に記憶させた波長λ１２の画像データのスペクトル、及びステップＳＴ３１０において取得した波長λ１３の画像データのスペクトルに基づいて、被写体１０の色を推定する（ステップＳＴ３１１）。

次に、色推定部１１４は、推定した輝度を示す輝度情報及び推定した色を示す色情報を更新し（ステップＳＴ３１２）、更新した輝度情報及び色情報に基づいて被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。

＜表示画像の輝度及び色の更新のタイミング＞
本発明の実施の形態１における表示画像の輝度及び色の更新のタイミングについて、図４を用いて説明する。

図４の第１フレームＦ１（切換周期）は、図３のステップＳＴ３０１〜ステップＳＴ３０４で処理される波長λ１１の反射光を撮像する区間である。図４の第２フレームＦ２（切換周期）は、図３のステップＳＴ３０５〜ステップＳＴ３０８で処理される波長λ１２の反射光を撮像する区間である。図４の第３フレームＦ３（切換周期）は、図３のステップＳＴ３０９〜ステップＳＴ３１２で処理される波長λ１３の反射光を撮像する区間である。本実施の形態では、第１フレームＦ１〜第３フレームＦ３までを第１周期Ｔ１（基準周期）とする。また、図４の第２周期Ｔ２（基準周期）、第３周期Ｔ３（基準周期）、第４周期Ｔ４（基準周期）は、第１周期Ｔ１と同様に、図３のステップＳＴ３０１〜ステップＳＴ３１２で処理される波長λ１１〜波長λ１３の反射光を撮像する区間である。

まず、カメラ装置１００は、第１フレームＦ１の時刻ｔ０〜ｔ１において、波長λ１１の反射光Ｓ１１を撮像する。

カメラ装置１００は、色推定部１１４において反射光Ｓ１１の画像データに基づいて被写体１０の輝度を推定し、推定した輝度を示す輝度情報のみを更新した画像をモニタ２００に表示させる。これにより、モニタ２００における被写体１０の画面表示は、時刻ｔ１において切り換えられる。

次に、カメラ装置１００は、第２フレームＦ２の時刻ｔ１〜ｔ２において、波長λ１２の反射光Ｓ１２を撮像する。

カメラ装置１００は、色推定部１１４において反射光Ｓ１２の画像データに基づいて被写体１０の輝度を推定し、推定した輝度を示す輝度情報のみを更新した画像をモニタ２００に表示させる。これにより、モニタ２００における被写体１０の画面表示は、時刻ｔ２において切り換えられる。

次に、カメラ装置１００は、第３フレームＦ３の時刻ｔ２〜ｔ３において、波長λ１３の反射光Ｓ１３を撮像する。

カメラ装置１００は、色推定部１１４において反射光Ｓ１３の画像データに基づいて被写体１０の輝度を推定する。また、カメラ装置１００は、時刻ｔ０〜ｔ１において撮像することにより取得した反射光Ｓ１１、時刻ｔ１〜ｔ２において撮像することにより取得した反射光Ｓ１２、及び時刻ｔ２〜ｔ３において撮像することにより取得した反射光Ｓ１３の画像データのスペクトルに基づいて、被写体１０の色を推定する。そして、カメラ装置１００は、推定した輝度を示す輝度情報を更新するとともに推定した色を示す色情報を更新した画像をモニタ２００に表示させる。これにより、モニタ２００における被写体１０の画面表示は、時刻ｔ３において切り換えられる。

カメラ装置１００は、上記の処理を第２周期Ｔ２、第３周期Ｔ３、第４周期Ｔ４毎に繰り返し行う。

カメラ装置１００は、上記の処理により、モニタ２００における被写体１０の画面表示の輝度を第１フレーム毎に切り換えることが出来る。この際、被写体１０の輝度を１フレーム毎に更新して被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。また、カメラ装置１００は、被写体１０の色を１周期毎に更新して被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。

上記より、例えば、１秒間に６０フレームで撮像するセンサー部１１２を使用した場合、従来では、１秒間に２０フレームしか画像を更新することが出来なかったが、本実施の形態では、１秒間に６０フレームで画像を更新することができる。これにより、本実施の形態では、画面がちらつくといったフリッカー現象を低減させることが出来る。

＜被写体の輝度の推定方法１＞
本発明の実施の形態１における被写体１０の輝度の推定方法１について、図５を用いて説明する。図５は、一例として被写体が青色の色紙である場合の各波長に対する反射率を示している。

図５において、実線で示す輝度線Ｐ１は、青色の輝度が１００％の場合を示している。破線で示す輝度線Ｐ２は、輝度線Ｐ１に対して輝度６０％の場合を示している。一点鎖線で示す輝度線Ｐ３は、輝度線Ｐ１に対して輝度３０％の場合を示している。

本実施の形態では、図５に示す各波長に対する反射光から求めた反射率で、被写体１０の輝度を推定する。

具体的には、色推定部１１４は、図５の反射特性を記憶したテーブルを予め保持しておく。そして、色推定部１１４は、上記テーブルを参照して、撮像した各波長の反射光から、被写体１０の輝度を推定する。

＜被写体の輝度の推定方法２＞
本発明の実施の形態１における被写体１０の輝度の推定方法２について、図４と、図５を用いて説明する。

色推定部１１４は、波長λ１１（図４の第１フレームＦ１）の反射光から反射率を求める。色推定部１１４は、波長λ１２（図４の第２フレームＦ２）の反射光から反射率を求める。そして、色推定部１１４は、第１フレームＦ１で求めた反射率から計算される輝度と、第２フレームＦ２で求めた反射率から計算される輝度とを平均して最終的な被写体１０の輝度を推定する。そして、色推定部１１４は、モニタ２００における被写体１０の画面表示を、時刻ｔ２において切り換える。即ち、色推定部１１４は、波長λ１１及び波長λ１２において複数回数推定した輝度の平均値より最終的な被写体１０の輝度を推定する。

また、色推定部１１４は、波長λ１２（図４の第２フレームＦ２）の反射光から反射率を求める。色推定部１１４は、波長λ１３（図４の第３フレームＦ３）の反射光から反射率を求める。色推定部１１４は、第２フレームＦ２で求めた反射率から計算される輝度と、第３フレームＦ３で求めた反射率から計算される輝度とを平均して最終的な被写体１０の輝度を推定する。そして、色推定部１１４は、モニタ２００における被写体１０の画面表示を、時刻ｔ３において切り換える。即ち、色推定部１１４は、波長λ１２及び波長λ１３において複数回数推定した輝度の平均値より最終的な被写体１０の輝度を推定する。これにより、被写体１０の輝度を、より正確に推定することができる。

本実施の形態によれば、単一の波長の反射光を撮像する毎にモニタにおける被写体の画面表示を切り換えることにより、モニタ画面のちらつきを防ぐことができる。

また、本実施の形態によれば、単一の波長の反射光を撮像する毎に、輝度情報を更新した画像をモニタに表示することにより、被写体からの単一の波長の反射光を撮像する毎に画像を切り換える場合であっても、実際の被写体の画像により近い画像をモニタに表示させることができる。

また、本実施の形態によれば、上記被写体の輝度の推定方法１により被写体の輝度を推定する場合には、被写体の輝度を精度よく推定することができる。

また、本実施の形態によれば、上記被写体の輝度の推定方法２により被写体の輝度を推定する場合には、上記被写体の輝度の推定方法１に比べて、被写体の輝度をさらに精度よく推定することができる。

なお、本実施の形態において、色推定部１１４が保持するテーブルは、図５に示す青以外の赤または緑等の各波長における反射率であってもよい。また、色推定部１１４が保持するテーブルは、被写体１０の色や輝度を推定することが出来れば、各色に対する各波長における反射率でなくてもよい。例えば、画像認識技術を応用し、被写体１０を車と認識した場合には、その車のボディから反射される値から反射率を計算し、色や輝度を推定することも出来る。

（実施の形態２）
本実施の形態に係るカメラ装置は、例えば、実施の形態１に示すカメラ装置１００と同一構成にすることができる。なお、本実施の形態では、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。

＜カメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態２に係るカメラ装置１００の動作について、図６を用いて説明する。

まず、照射部１５０は、第１の出射部１０２から出射された波長λ１１の非可視光を被写体１０に照射する（ステップＳＴ５０１）。

次に、撮像部１６０は、波長λ１１の反射光を撮像して撮像処理を行う（ステップＳＴ５０２）。

センサー部１１２は、取得した波長λ１１の画像データを記憶部１１５に記憶させる。

色推定部１１４は、波長λ１１〜λ１３の画像データに基づいて、被写体１０の色と輝度とを推定する。具体的には、色推定部１１４は、ステップＳＴ５０２において撮像した波長λ１１の画像データ、及びステップＳＴ５０１より以前に撮像して記憶部１１５に記憶させた波長λ１２、λ１３の画像データに基づいて、被写体１０の色と輝度とを推定する（ステップＳＴ５０３）。

次に、色推定部１１４は、推定した輝度を示す輝度情報及び推定した色を示す色情報を更新し（ステップＳＴ５０４）、更新した輝度情報及び色情報に基づいて被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。

データ処理部１１３は、ステップＳＴ５０２において撮像したλ１１の反射光の画像データを記憶部１１５に記憶させる（ステップＳＴ５０４）。

次に、照射部１５０は、第２の出射部１０３から出射された波長λ１２の非可視光を被写体１０に照射する（ステップＳＴ５０５）。

次に、撮像部１６０は、波長λ１２の反射光を撮像して撮像処理を行う（ステップＳＴ５０６）。

次に、色推定部１１４は、波長λ１１〜λ１３の画像データに基づいて、被写体１０の色と輝度とを推定する。具体的には、色推定部１１４は、ステップＳＴ５０４において記憶部１１５に記憶させた波長λ１１の画像データ、及びステップＳＴ５０６において撮像した波長λ１２の画像データ、及びステップＳＴ５０１より以前に撮像して記憶部１１５に記憶させた波長λ１３の画像データに基づいて、被写体１０の色と輝度を推定する（ステップＳＴ５０７）。

次に、色推定部１１４は、推定した輝度を示す輝度情報及び推定した色を示す色情報を更新し（ステップＳＴ５０８）、更新した輝度情報及び色情報に基づいて被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。

データ処理部１１３は、ステップＳＴ５０６において撮像したλ１２の反射光の画像データを記憶部１１５に記憶させる（ステップＳＴ５０８）。

次に、照射部１５０は、第３の出射部１０４から出射された波長λ１３の非可視光を被写体１０に照射する（ステップＳＴ５０９）。

次に、撮像部１６０は、波長λ１３の反射光を撮像して撮像処理を行う（ステップＳＴ５１０）。

次に、色推定部１１４は、波長λ１１〜λ１３の画像データに基づいて、被写体１０の色と輝度とを推定する。具体的には、色推定部１１４は、ステップＳＴ５０４において記憶部１１５に記憶させた波長λ１１の画像データ、及びステップＳＴ５０８において記憶部１１５に記憶させたλ１２の画像データ、及びステップＳＴ５１０において撮像した波長λ１３の画像データに基づいて、被写体１０の色と輝度を推定する（ステップＳＴ５１１）。

色推定部１１４は、推定した輝度を示す輝度情報及び推定した色を示す色情報を更新し（ステップＳＴ５１２）、更新した輝度情報及び色情報に基づいて被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。

データ処理部１１３は、ステップＳＴ５１０において撮像したλ１３の反射光の画像データを記憶部１１５に記憶させる（ステップＳＴ５１２）。

＜表示画像の輝度及び色の更新のタイミング＞
本発明の実施の形態２における表示画像の輝度及び色の更新のタイミングについて、図７を用いて説明する。

図７の第１フレームＦ１（切換周期）は、図６のステップＳＴ５０１〜ステップＳＴ５０４で処理する波長λ１１の反射光を撮像する区間である。図７の第２フレームＦ２（切換周期）は、図６のステップＳＴ５０５〜ステップＳＴ５０８で処理する波長λ１２の反射光を撮像する区間である。図７の第３フレームＦ３（切換周期）は、図６のステップＳＴ５０９〜ステップＳＴ５１２で処理する波長λ１３の反射光を撮像する区間である。本実施の形態では、第１フレームＦ１〜第３フレームＦ３を第１周期Ｔ１（基準周期）とする。また、図７の第２周期Ｔ２（基準周期）は、第１周期Ｔ１と同様に、図３のステップＳＴ３０１〜ステップＳＴ３１２で処理される波長λ１１〜波長λ１３の反射光を撮像する区間である。

まず、カメラ装置１００は、時刻ｔ０〜ｔ１において、波長λ１１の反射光Ｓ２１を撮像する。次に、カメラ装置１００は、時刻ｔ１〜ｔ２において、波長λ１２の反射光Ｓ２２を撮像する。また、カメラ装置１００は、時刻ｔ２〜ｔ３において、波長λ１３の反射光Ｓ２３を撮像する。さらに、カメラ装置１００は、時刻ｔ３〜ｔ４において、波長λ１１の反射光Ｓ２４を撮像する。

カメラ装置１００は、時刻ｔ２〜ｔ３において波長λ１３の反射光Ｓ２３を撮像した際に、色推定部１１４において反射光Ｓ２１〜Ｓ２３の画像データに基づいて被写体１０の色と輝度とを推定する。

次に、カメラ装置１００は、色推定部１１４において反射光Ｓ２１〜Ｓ２３の画像データより推定した被写体１０の輝度を示す輝度情報及び被写体１０の色を示す色情報を更新し、更新した輝度情報及び色情報に基づいて被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。これにより、モニタ２００における被写体１０の画面表示は、時刻ｔ３において切り換えられる。

次に、カメラ装置１００は、時刻ｔ３〜ｔ４において、波長λ１１の反射光Ｓ２４を撮像する。

次に、カメラ装置１００は、時刻ｔ３〜ｔ４において波長λ１１の反射光Ｓ２４を撮像した際に、色推定部１１４において反射光Ｓ２２〜Ｓ２４の画像データに基づいて被写体１０の色と輝度とを推定する。

次に、カメラ装置１００は、色推定部１１４において反射光Ｓ２２〜Ｓ２４の画像データより推定した被写体１０の輝度を示す輝度情報及び被写体１０の色を示す色情報を更新し、更新した輝度情報及び色情報に基づいて被写体１０の画像をモニタ２００に表示させる。これにより、モニタ２００における被写体１０の画面表示は、時刻ｔ４において切り換えられる。

カメラ装置１００は、時刻ｔ４以降において、上記と同様の方法により被写体１０の色と輝度とを推定して被写体１０の画像を順次モニタ２００に表示させる。

なお、本実施の形態において、第１フレームＦ１〜第３フレームＦ３に基づいて、被写体１０の色と輝度とを推定しているが、第１フレームＦ１〜第４フレームＦ４など、フレーム数を増やして、色と輝度とを推定することもできる。これにより、より精度の高い色と輝度とを推定することが出来る。

＜被写体の輝度の推定方法＞
本発明の実施の形態２における被写体１０の輝度の推定方法について説明する。

色推定部１１４は、色と補正係数とを対応付けた補正テーブルを予め記憶している。色推定部１１４は、実施の形態１における被写体１０の輝度の推定方法１または推定方法２により被写体１０の輝度を推定する。さらに、色推定部１１４は、上記の補正テーブルを参照して、推定した被写体１０の色に対応付けられている補正係数を選択する。そして、色推定部１１４は、推定した輝度に対して選択した補正係数を乗算または加算することにより、推定した被写体１０の輝度を補正する。

因みに、図５に示す反射特性は、色彩に応じて異なるため、色彩毎の反射特性を予め記憶しておくことにより、精度よく輝度を推定することができる。

本実施の形態によれば、単一の波長の反射光を撮像する毎にモニタにおける被写体の画面表示を切り換えることにより、モニタ画面のちらつきを防ぐことができる。

また、本実施の形態によれば、単一の波長の反射光を撮像する毎に、波長λ１１〜λ１３の反射光より被写体の輝度及び色を推定して表示画像を切り換えることにより、実施の形態１に比べて、実際の被写体の画像に近い画像をモニタに表示することができる。

また、本実施の形態によれば、上記被写体の輝度の推定方法１により被写体の輝度を推定する場合には、被写体の輝度を精度よく推定することができる。

また、本実施の形態によれば、上記被写体の輝度の推定方法２により被写体の輝度を推定する場合には、上記被写体の輝度の推定方法１に比べて、被写体の輝度をさらに精度よく推定することができる。

また、本実施の形態によれば、推定した被写体の色を用いて推定した被写体の輝度を補正するので、被写体の輝度の推定精度をさらに向上させることができる。

なお、上記実施の形態２において、１フレーム毎に推定する被写体１０の色の推定結果を用いて、推定した輝度を補正したが、実施の形態１において１周期毎に推定する被写体１０の色の推定結果を用いて、推定した輝度を補正してもよい。

上記実施の形態１及び実施の形態２において、切換周期を１フレームにしたが、切換周期を１フレーム以外の任意の期間にすることができる。

本発明に係るカメラ装置及び撮像方法は、複数の異なる波長を有する非可視光を被写体に照射するとともに、非可視光を照射された被写体を撮像するのに好適である。

１０ 被写体
１００ カメラ装置
１０１ 制御部
１０２ 第１の出射部
１０３ 第２の出射部
１０４ 第３の出射部
１０５ 照明光学部
１１１ 撮像光学部
１１２ センサー部
１１３ データ処理部
１１４ 色推定部
１１５ 記憶部
１５０ 照射部
１６０ 撮像部
２００ モニタ

Claims (6)

1. 複数の異なる波長を有する非可視光を被写体に照射するとともに、前記照射された前記被写体を撮像するカメラ装置であって、
   前記被写体に対して、前記非可視光の全波長を一通り出射する基準周期よりも短い切換周期で波長毎に前記非可視光を順次照射する照射部と、
   前記照射部により照射された前記被写体を前記切換周期毎に順次撮像するとともに、撮像した前記被写体の画像データの画像を前記切換周期で切り換えて表示させる撮像部と、
   を有するカメラ装置。
2. 前記撮像部は、
   前記被写体の画像を切り換えて表示させる際に、前記照射部により照射された前記被写体からの反射光に基づいて前記切換周期毎に推定した前記被写体の輝度を、前記切換周期毎に更新するとともに、前記反射光に基づいて前記基準周期毎に推定した前記被写体の色を前記基準周期毎に更新する、
   請求項１記載のカメラ装置。
3. 前記撮像部は、
   前記被写体の画像を切り換えて表示させる際に、前記照射部により照射された前記被写体からの反射光に基づいて前記切換周期毎に推定した前記被写体の輝度及び色を、前記切換周期毎に更新する、
   請求項１記載のカメラ装置。
4. 前記撮像部は、
   推定した前記被写体の色に応じて、推定した前記被写体の輝度を補正し、前記補正した前記被写体の輝度を前記切換周期毎に更新する、
   請求項２または請求項３記載のカメラ装置。
5. 前記切換周期は、
   １フレームである、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載のカメラ装置。
6. 複数の異なる波長を有する非可視光を被写体に照射するとともに、前記照射された前記被写体を撮像するカメラ装置における撮像方法において、
   前記被写体に対して、前記非可視光の全波長を一通り出射する基準周期よりも短い切換周期で波長毎に前記非可視光を順次照射するステップと、
   照射された前記被写体を前記切換周期毎に順次撮像するとともに、撮像した前記被写体の画像データの画像を前記切換周期で切り換えて表示させるステップと、
   を有する撮像方法。

Images