JP2016200741A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屋外に設置された場合にも、太陽光などの明度の高い光による撮像素子の故障を予防することを可能にした撮像装置を提供すること。【解決手段】撮影光学系を有するレンズと、被写体像を光電変換して撮像信号に変換する撮像素子と、明度検出素子を備え、前記明度検出素子はそのセンサ面が前記レンズの光軸にほぼ垂直に、光路外になるように配置され、レンズの撮影方向の照度を測定するようにしたカメラにおいて、前記明度検出素子で検出した明度が、あらかじめ設定された値よりも大きく、かつあらかじめ設定された時間連続した場合に、ユーザーに警告し、太陽光による撮像素子への不適合を未然に防ぐ検知機構を設けたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、明度検出手段を備えた撮像装置、およびその制御方法に関する。

従来、屋外などに監視カメラを設置すると、太陽などの強い光が入射した際に撮像素子の温度が上昇し、故障する可能性がある。監視カメラでは、設置時の状態で常に固定されているため、設置時に入射しなくても天候、季節、時間によって太陽の位置や強さが変わり、予期せぬ故障が懸念される。また、ズーム機構(変倍手段)や、ＰＡＮ機構（カメラを左右方向に角度変更する機構）、ＴＩＬＴ機構（カメラを上下方向に角度変更する機構）などによって撮影方向もしくは画角を変更できる監視カメラではユーザーによって撮影方向や画角が変更された際、意図せずに太陽を撮影してしまい、撮像素子が故障する可能性がある。

一方、監視カメラの周囲の環境に応じて、撮影モードを変更する技術として、例えば、近赤外の光を遮断するＩＲ カットフィルタ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｙカットフィルタ）の挿脱を被写体照度に応じて自動的に行う技術（ 以下、オートデイナイトという） が知られている。すなわち、被写体照度が低下したときに自動的に白黒モードへ切り換え、被写体照度が上昇したときに自動的にカラーモードへ切り換えを行う。

このような撮像素子の故障を防ぐ技術として、特許文献１には撮像素子の温度と撮影画像の輝度レベルから集光位置を制御する技術が開示されている。

また、特許文献２には、明度センサを用いて撮影画像全体の明度を算出することでＩＲカットフィルタの挿脱を正確に行い、オートデイナイトを正確に実施するという技術が開示されている。

特開２０１４−７４８２６号公報 特開２００７−４９４４２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、太陽が撮影されていることを撮影画像の輝度値から検知し、撮像素子の温度が上昇したことを温度センサで検知するため、撮像素子へ太陽光が入射されることを予防することは出来ない。

特許文献２に開示された従来技術では、撮影対象の明度に応じて撮影モードを変更しているのみであり、撮像素子の故障を予防するものではない。

そこで、本発明の目的は、撮像素子の故障を予防することを可能にした撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影光学系を有するレンズと、被写体像を光電変換して撮像信号に変換する撮像素子と、明度検出素子を備え、前記明度検出素子はそのセンサ面が前記レンズの光軸にほぼ垂直に、光路外になるように配置され、レンズの撮影方向の明度を測定するようにしたカメラにおいて、前記明度検出素子で検出した明度が、あらかじめ設定された値よりも大きく、かつあらかじめ設定された時間連続した場合に、ユーザーに警告し、太陽光による撮像素子への不適合を未然に防ぐ検知機構を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、太陽光などの明度の高い光が撮像素子へ入射される前に警告を行い、撮像素子の温度上昇による故障を防ぐことを可能にした撮像装置が得られる。

本発明の実施形態を説明するためのブロック図である。 図１の特徴量算出部の構成を示す図である。 図１の撮像素子と明度検出素子の配置を示す図である。 図１の明度検出素子の感度を示す図である。 本発明の第１の実施形態における動作処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の効果を示す図である。 本発明の第２の実施形態を説明するためのブロック図である。 本発明の第２の実施形態における動作処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の効果を示す図である。 本発明の第３の実施形態における動作処理を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態を説明するためのブロック図である。 本発明の第４の実施形態における動作処理を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施形態を説明するためのブロック図である。 本発明の第６の実施形態を説明するための図である。 本発明の第７の実施形態を説明するためのブロック図である。 本発明の第７の実施形態の動作を説明するための図である。

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。

［実施例１］
図１は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１０４の基本構成の一例を示すブロック図である。不図示の被写体像は、撮像光学系１００を通過して、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ、またはInGaAsセンサなどの撮像素子１０１に入射する。なお、図１では、撮像光学系１００を１枚のレンズにより表しているが、複数枚のレンズにより構成してもよい。撮像光学系１００の合焦制御、ズーム制御、露出制御などに関わる機械的な駆動は、システムコントローラ１０８の指示により撮像光学系制御部１０５が行う。

撮像素子１０１上に結像した被写体像は画像信号に変換され、画像処理部１０２に入力される。画像処理部１０２に入力された画像は、ガンマ補正やカラーバランス調整など、所定の画像処理を行い、ＪＰＥＧ等の画像ファイルを生成する。システムコントローラ１０８は、画像処理部１０２で処理された出力画像を、表示部１０３に表示用の所定の処理を行い、画像を表示する。 １０６は輝度センサ、照度センサなどの明るさを検出する明度検出素子であり、撮像光学系１００と撮像素子１０１が撮影する方向と同一方向の明度を検出する。明度検出素子１０６で取得された明度は故障予測部１０７に送られ、故障予測部１０７において撮像素子の故障の可能性を判断する。故障予測部１０７で撮像素子の故障の可能性が高いと判断された場合は、システムコントローラ１０８に警告を実施するよう制御され、表示部１０３にて図示しないユーザーに対して警告を実施する。

図２は故障予測部１０７の内部構造の一例を示しており、本実施形態では、閾値算出部１０９と計時部１１０と判定部１１１より構成されている。閾値算出部１０９は、撮像素子が故障する可能性の高い明度を算出し、また閾値以上の明度に対して、ある明度の入射光が継続して撮像素子に入射された場合に、故障の可能性が高い照射時間を閾値として設定する。計時部１１０は、閾値以上の明度が検出されてからの時間を計時する。判定部１１１は、閾値算出部１０９によって設定された明度の閾値を超えた状態が、閾値算出部１０９によって設定された閾値の時間以上継続したか否かを判定し、その結果をシステムコントローラ１０８へ通知する。システムコントローラ１０８は、その結果をもとに表示部１０３を介してユーザーに警告を実施する。

図３は撮像光学系１００と撮像素子１０１における光軸２００と、明度検出素子１０６の光軸２０１を示す図である。撮像光学系１００と撮像素子１０１、また明度検出素子１０６は光軸２００と光軸２０１が平行となるように配置される。また明度検出素子１０６は撮像光学系１００と撮像素子１０１の光路外に配置される。

次に閾値算出部１０９において、閾値を算出する方法の一例を説明する。図４は明度検出素子１０６の入射光量に対する感度の照射角度依存性の一例を示す図である。撮像素子を破壊する恐れのある光源として例えば太陽を考える。明度検出素子１０６の光軸２０１を太陽に向けた場合の照度をＡ（ｌｕｘ）とすれば、太陽光が光軸２０１に対して３０°の角度から入射した場合は、０．６×Ａ（ｌｕｘ）となる。つまり明度の閾値を０．６×Ａ（ｌｕｘ）とすれば、光軸２０１に対して画角３０°の範囲に太陽があれば検出することが可能となる。以上が本発明の実施形態に係る撮像装置の基本構成の一例である。

図５は本実施形態の処理手順の一例を示す第１のフローチャートである。まず、Ｓ１０１において、明度検出素子１０６が撮影方向の明度を測定する。続いてＳ１０２において、取得した明度を故障予測部１０７で、あらかじめ設定された閾値以上の明度であるか判定し、閾値以上の明度であればＳ１０３へ進み、閾値以下の明度の場合はＳ１０１の処理に戻る。Ｓ１０３では取得された明度に対して、許容される照射時間を算出し、Ｓ１０４に進む。Ｓ１０４では設定された許容照射時間を超えたか否かを判定し、許容時間を超えていなければＳ１０１に戻り、許容時間を超えている場合にはＳ１０５に進む。Ｓ１０５ではシステムコントローラ１０８にてユーザーに警告を実施する。

図６は本実施形態を使用した場合の撮影範囲３００と、太陽検出範囲３０１、太陽３０２の位置関係を示す図である。撮影範囲３００は撮像光学系１００と撮像素子１０１によって撮影される範囲を示す。太陽検出範囲３０１は明度検出素子１０６と故障予測部１０７による太陽を検出できる範囲を示す。閾値算出部１０９において適切な明度閾値を設定することにより、撮影範囲３００を内包するように太陽検出範囲３０１を設定することが可能である。図６のように太陽３０２が太陽検出範囲３０１の中に入った際に、図５で示したフローチャートに従って、ユーザーに警告がなされる。このため、撮影範囲３００に太陽が写り込む前にユーザーがカメラを制御することで撮像素子の故障を防ぐことが可能になる。

［実施例２］
以下、図７を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と比べて１００〜１０８の構成要素は共通のため説明を省略する。第１の実施形態と異なるのは撮像光学系制御部１０５から故障予測部１０７に撮像光学系１００の焦点距離の値が送られることである。また本実施形態においては撮像光学系１００は焦点距離が可変な交換式レンズユニットを想定している。故障予測部１０７は撮像光学系制御部１０５より送られた撮像光学系１００の焦点距離をもとに、画角を計算する。画角計算には以下の計算式が考えられる。
α＝２×ａｒｃｔａｎ（ｄ／２ｆ） （１）
ここで、αは画角、ｆは焦点距離、ｄは撮像素子１０１の対角線の画角である。またｄは撮像素子１０１の水平画角であってもよいし、垂直画角としてもよい。

（１）式で求めた画角αをもとに故障予測部は太陽検出範囲が撮影範囲を内容するよう適切な明度閾値を設定する。

図８は第２の実施形態における処理手順の一例を示す第２のフローチャートである。Ｓ１０１〜Ｓ１０５は第１の実施形態と同一のため、説明を省略する。Ｓ２０１において撮像光学系制御部１０５から故障予測部１０７に撮像光学系１００の焦点距離の値が送られ、Ｓ２０２に進む。Ｓ２０２では取得した焦点距離から画角を計算し、太陽検出範囲が撮影範囲を内包するために必要な明度の閾値を算出し、設定する。Ｓ１０１において明度検出素子１０６が撮影方向の明度を取得した後は、図２のフローチャートと同様に所定の明度以上の状態が所定の時間以上継続した際にユーザーに警告を実施する。

図９は本実施形態の効果を示す図である。図９（ａ）では撮像光学系１００に、高倍率のレンズが用いられた場合を想定している。故障予測部１０７によって、撮影範囲３０３に対し、太陽検出範囲３０３が広くなるよう設定される。このとき、太陽３０５は太陽検出範囲３０３の外にあるため、ユーザーには警告されない。

図９（ｂ）は図９（ａ）の状態から、ユーザーによって撮像光学系１００が低倍率の広角レンズに交換された場合を示している。撮像光学系１００に広角レンズが用いられたため、撮影範囲３０６は撮影範囲３０３よりも広くなっており、太陽３０８が撮影範囲付近に存在し、警告が必要な状態となっている。本実施形態によれば、ユーザーに特別の操作を要求することなしに、撮像光学系１００の焦点距離が変更された時点で故障予測部１０７の明度閾値が変更され、図９（ｃ）のように太陽検出範囲３０９が撮影範囲３１０を内包するように設定される。このため、太陽３１１が太陽検出範囲３０９に入ることになり、ユーザーへの警告が実施される。

本実施形態によれば、レンズの焦点距離が変更された際にもユーザーの特別な操作なしに太陽検出範囲が撮影範囲を内包するよう調整されるため、レンズ交換によって撮影範囲が変化しても意図せず太陽が写り込んで、撮像素子が故障することを防止できる。

［実施例３］
本発明の第３の実施形態について説明する。本発明の第３の実施形態のブロック図は第２の実施形態のブロック図である図７と同一である。

図１０は本発明の第３の実施形態における処理手順の一例を示す第３のフローチャートである。まずＳ２０１において、撮像光学系制御部１０５から故障予測部１０７に撮像光学系１００の焦点距離の値が送られ、Ｓ２０２に進む。Ｓ２０２において故障予測部１０７が明度の閾値を算出する。その際、焦点距離に応じて異なる明度閾値を算出し、取得した撮像光学系１００の焦点距離に対応する明度閾値を設定する。ここで、焦点距離に応じて異なる明度閾値を算出するのは、太陽光などを撮影することによって起こる撮像素子の故障は、使用する撮像光学系の倍率が高いほど確率が高いためである。

このため、撮像光学系の倍率が高くなるほど、明度閾値は反比例するように下げる必要がある。Ｓ２０２の処理においては、使用された撮像光学系の倍率に対して最適な明度閾値を算出する。Ｓ１０１において明度検出素子１０６が撮影方向の明度を取得し、Ｓ１０２に進む。Ｓ１０２〜Ｓ１０５は図５の第１の実施形態における第１のフローチャートと同一であるため、説明を省略する。Ｓ１０５においてユーザーに警告がなされた後、Ｓ３０１に進む。Ｓ３０１ではＳ２０２で用いられている焦点距離毎の明度閾値テーブルをもとに、現在の明度でも撮像素子故障の恐れがない焦点距離まで、撮像光学系制御部１０５によって撮像光学系１００の焦点距離を変更する。

本実施形態によれば、撮像光学系１００に焦点距離が可変な交換式レンズが用いられた場合にも、検出された明度に合わせて焦点距離を制御することができ、撮像素子の故障を精度よく予防することが可能となる。

［実施例４］
第４の実施形態について図１１を用いて説明する。図中、遮光部材４００と遮光部材制御回路４０１以外は第２の実施形態と共通のため、説明を省略する。遮光部材４００は例えばNDフィルタやＩＲカットフィルタ、ローパスフィルタなどのフィルタである。また遮光部材４００は単一のフィルタで構成する必要はなく、複数の異なるフィルタを組合せて用いてもよい。

図１２は本実施形態における処理手順の一例を示す第４のフローチャートである。Ｓ１０１〜Ｓ１０５とＳ２０１およびＳ２０２の処理は、図１０に示した第３の実施形態におけるフローチャートと同一であるため、説明を省略する。

Ｓ１０５においてユーザーに警告がなされた後、Ｓ４０１に進む。Ｓ４０１では遮光部材制御回路４０１によって遮光部材４００が撮像光学系１００と撮像素子１０１の光路内へ挿入される。これにより入射光量を減じ撮像素子の故障を防止する。またＳ１０２において、検出された明度が閾値以下であった場合には、Ｓ４０２に進み、遮光部材４００が光路内に存在する場合は、遮光部材４００を光路外へ退避する。

本実施形態によれば、強い光源によって撮像素子の故障の可能性が高い場合にも遮光部材を光路内に挿入することで入射光量を減ずることが可能となり、ユーザーに特別な操作を要求することなく、撮像素子故障の予防を精度よく行うことができる。

［実施例５］
第５の実施形態について図１３に示したブロック図を用いて説明する。図１３において、Ｐａｎ／Ｔｉｌt制御回路５００以外は図７で示した第２の実施形態のブロック図と同一であるため説明を省略する。本実施形態では、明度検出素子１０６によって検出された明度が所定の値以上であり、かつ所定の時間以上継続した場合に、Ｐａｎ／Ｔｉｌt制御回路５００を用いて撮影方向を変え入射光量を減ずることで撮像素子の故障を予防する。本実施形態によれば、遮光部材などを用いても入射光量が十分に落とせず撮像素子の故障が回避できない場合においても、撮像素子が十分なレベルまで入射光量を減ずることが可能である。

［実施例６］
図１４は第６の実施形態を表す図である。本実施形態は、第１から第５の実施形態をそれぞれ監視目的のカメラとして利用することを特徴としている。監視カメラでは周囲の明るさによってデイモードと呼ばれる撮影モードと、ナイトモードと呼ばれる動作モードを搭載したものが存在する。デイモードとは周囲の明るさが十分である場合に、ＩＲカットフィルタを光路内に挿入してカラー撮影を行うモードである。またナイトモードとは周囲の明るさが低い場合に、光路内からＩＲカットフィルタを退避させ、モノクロ撮影を行うモードである。デイモードとナイトモードの切り替えには、周囲の明るさを検出するために明度センサが用いられることが多い。本実施形態の照度検出素子１０６はデイモードとナイトモードを切り替えるために用いる明度センサの役割を兼ねることを特徴とする。

［実施例７］
本発明の第７の実施形態を説明する。図１５は本発明の第７の実施形態のブロック図である。図１５のＰａｎ／Ｔｉｌt制御回路５００以外は第４の実施形態と共通であるため、説明を省略する。本実施形態では閾値算出部１０９において、明度の値によって複数のゾーンを設定し、各ゾーンに対して個別の時間を閾値として設定する。また、各ゾーンに対して、所定の時間以上経過した場合に実施する動作は次の５つから選択可能である。選択可能な動作は、ユーザーへの警告実施、撮像光学系の焦点距離変更、遮光部材の挿入、もしくはＰａｎ／Ｔｉｌt制御、またはデイモードとナイトモードの切り替えである。

図１６は本実施形態の動作概念図である。この例では明度Ａと明度Ｂを境界としてゾーン１〜ゾーン３を設定している。ゾーン１に設定した動作は遮光部材を光路内に挿入することであり、ゾーン３へ設定した動作はナイトモードへの移行である。またゾーン２に設定した動作は、デイモードへの切り替えおよび遮光部材が光路内にあれば光路外へ退避することである。本実施例によれば、ユーザーに特別の操作を要求することなく撮像素子の故障を精度よくで予防することができる。

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。

１００ 撮像光学系、１０１ 撮像素子、１０２ 画像処理部、１０３ 表示部、
１０４ 撮像装置、１０５ 撮像光学系制御部、１０６ 明度検出素子、
１０７ 故障予測部、１０８ システムコントローラ、１０９ 閾値算出部、
１１０ 計時部、１１１ 判定部、２００ 撮像素子と撮像光学系による光軸、
２０１ 明度検出素子の光軸

Claims (7)

1. 撮影光学系を有するレンズと、
   被写体像を光電変換して撮像信号に変換する撮像素子と、
   明度検出素子を備え、
   前記明度検出素子はそのセンサ面が前記レンズの光軸にほぼ垂直に、光路外になるように配置され、レンズの撮影方向の照度を測定するようにしたカメラにおいて、
   前記明度検出素子で検出した明度が、あらかじめ設定された値よりも大きく、かつあらかじめ設定された時間連続した場合に、
   ユーザーに警告し、
   太陽光による撮像素子への不適合を未然に防ぐ検知機構を設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像光学系は取り外し可能で、
   ユーザーに警告する条件の明度と時間を
   取りつけられたレンズによって変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 撮影光学系を有するレンズと、
   被写体像を光電変換して撮像信号に変換する撮像素子と、
   明度検出素子を備え、
   前記明度検出素子はそのセンサ面が前記レンズの光軸にほぼ垂直に、光路外になるように配置され、レンズの撮影方向の明度を測定するようにしたカメラにおいて、
   前記明度検出素子で検出した明度が、あらかじめ設定された値よりも大きく、
   かつ前記レンズの焦点距離があらかじめ設定された値よりも大きい場合に、
   ユーザーに警告する検知機構を設けたことを特徴とする撮像装置。
4. 前記明度検出素子で検出した明度が、あらかじめ設定された値よりも大きい場合、
   かつ前記レンズの焦点距離があらかじめ設定された値よりも大きい場合に、
   前記レンズの焦点距離をあらかじめ設定された値以下に設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記明度検出素子で検出した明度が、あらかじめ設定された値よりも大きい場合、
   かつ前記レンズの焦点距離があらかじめ設定された値よりも大きい場合に、
   前記レンズと前記撮像素子の光路内に遮光部材を挿入することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記明度検出素子で検出した照度が、あらかじめ設定された値よりも大きい場合、
   かつ前記レンズの焦点距離があらかじめ設定された値よりも大きい場合に、
   カメラの向きを変更するＰａｎ/Ｔｉｌｔ機構を用いて入射光量を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記明度検出素子は、デイモードとナイトモードを切り替える際に使用する明度センサを兼ねることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。