JP2018098540A - 撮像装置および照明制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の被写体領域に対して照明を適切量照射するための制御を、高精度にかつ安価に行い、さらに無人運転にも対応可能とする、撮像装置および照明制御方法を提供する。【解決手段】撮像装置１は、レンズユニット１０と、撮像素子１１を備える画像処理部と、撮像信号を取得しＡＦ評価値を算出するＡＦ評価値生成部１５２と、基準となるＡＦ評価値と現時点のＡＦ評価値との変化量を算出する制御部１６と、当該変化量に基づき光量を制御する照射量制御信号を生成する発光量制御回路（発光量制御部）１８と、照射量制御信号に基づき光量を調整して照射する照明１９とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置および照明制御方法に関する。

特定の被写体領域に照明を照射してビデオカメラ等の撮像装置により画像を撮影することで、特定の被写体や特定のエリアを際立たせた画像の撮影をする技術が開発されている。
例えば、光照射を実行しながら画像撮影を行う装置を開示した技術として、以下に示す、特許文献１，２等がある。

特許文献１では、顔検出技術を用いて指向方向および発光量を制御する技術を開示している。特許文献２では、カメラに備えられたタッチパネルに対するタッチ動作を解析して指向方向および発光量を制御する技術を開示している。
照明照射を行いながら画像撮影を行う他の例としては、動体検知センサ等から取得した信号に応じて照明照射して撮影する監視カメラや、照明を特定被写体に追尾させてその特定被写体を撮影するスタジオ撮影においてスポットライトを当てながら画像撮影を行う技術等がある。

特開２０１６−１５０１７号公報 特開２０１５−１５４１６９号公報

撮像装置が、照明を特定の被写体領域に照射して画像を撮影する場合、照射領域や照射強度を最適化した制御を行う。この制御は、撮像装置から被写体までの距離に応じて変更することが必要となる。
このため、特許文献１に記載の技術では、顔認識技術を用いて人物の顔エリアのみに照明を照射する技術を開示している。
また、特許文献２に記載の技術では、タッチパネルを使用して被写体の位置や距離を操作することにより照明を制御する技術を開示している。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、顔認識技術という高度なＬＳＩ（Large Scale Integration）若しくは高度なソフトウェアを必要とする上、人の顔のみを照射することに特化しており、その他の領域の最適光量を制御するものではない。
また、特許文献２に記載の技術では、タッチパネルを人が操作することにより照明を制御する技術であるため、常に人が操作する必要がある。監視カメラなどの無人撮影される撮像装置においては、ユーザがその都度操作を行うことはないため、人の操作を介さない自動制御が必要となる。

監視カメラでは、２４時間３６５日、昼夜を問わず撮影が必要とされる上、無人運転されることが基本である。また、監視という用途から、暗部の視認性と色再現性が求められる。
仮に視認性を向上させるために、撮影エリア全体を照らす照明を設けた場合、その照明に要する電力は大きく、消費電力によるランニングコストの高騰が懸念される。また、長時間に亘り大きな電力を消費する照明機器の利用は、発熱による性能劣化や製品寿命の短縮に繋がる。そのため、照明機器としては、必要な被写体に合わせて必要量だけ発光させ、それ以外の状況下では、消灯若しくは減光状態にしておくことが好ましい。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、特定の被写体領域に対して照明を適切量照射するための制御を、高精度にかつ安価に行い、さらに無人運転にも対応可能とする、撮像装置および照明制御方法を提供することを課題とする。

前記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、レンズユニットと、撮像素子を備える画像処理部と、撮像信号を取得しＡＦ評価値を算出するＡＦ評価値生成部と、基準となるＡＦ評価値と現時点のＡＦ評価値との変化量を算出する制御部と、当該変化量に基づき光量を制御する照射量制御信号を生成する発光量制御回路（発光量制御部）と、照射量制御信号に基づき光量を調整して照射する照明とを備えることを特徴とする。本発明の他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明によれば、特定の被写体領域に対して照明を適切量照射するための制御を、高精度にかつ安価に行い、さらに無人運転にも対応可能とする、撮像装置および照明制御方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るＡＦ評価値波形を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るＡＦ評価値波形において、現時点（照度が低下した時点）でのＡＦ評価値を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る撮像装置の光量制御処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る撮像装置を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る、画面を複数のＡＦ評価枠に分割した際のＡＦ評価値波形を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る、画面を複数のＡＦ評価枠に分割し、優先度を設定した際のＡＦ評価値波形を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る撮像装置の光量制御処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る撮像装置を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る撮像装置において、複数の照明の前に光学素子を設けた例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、本発明の実施形態における撮像装置は、例えば、監視カメラであり、特定の位置に設置され、画角は設置時に固定されるものとする。ただし、監視システム等に接続され、その監視システムからの指示に基づき、画角を変更できるものであってもよい。また、撮像装置は、画像を撮影して外部（監視システム等）に出力する機能を備えるものとする。

≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１を示す図である。
図１に示すように、レンズユニット１０は、レンズユニット１０全体の動作を制御するレンズユニット制御部１０１、被写体からの光束の変倍を行うバリエータレンズ群１０２（図１において「バリエータ」と記載。）、受光量を調整するための絞り１０３、ピント調節機能を備えるフォーカスレンズ群１０４（図１において、「フォーカス」と記載。）、および、赤外線をカットするＩＲｃｆ（赤外線カットフィルタ）１０５を備えており、レンズユニット制御部１０１が、これらのバリエータレンズ群１０２、絞り１０３、フォーカスレンズ群１０４、ＩＲｃｆ１０５等を制御することにより、被写体の光学像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などから構成される撮像素子１１の受光面に結像する。また、レンズユニット１０には、例えば、フォトインタラプタ等から構成される絶対位置検出器１０６が備わる。
この絶対位置検出器１０６は、バリエータレンズ群１０２およびフォーカスレンズ群１０４の絶対位置を検出し、その検出結果をレンズ絶対位置情報として制御部１６に出力する。

撮像素子１１は、受光面に結像された被写体の光学像を光電変換し、得られた撮像信号をノイズ除去回路１２に出力する。この撮像信号は、ノイズ除去回路１２において所定のノイズ除去処理が施され、ＡＧＣ（Auto Gain Controller：自動利得制御回路）１３に出力される。ＡＧＣ１３は、撮像信号を最適なレベルに増幅し、アナログ／ディジタル変換回路１４（図１において「Ａ／Ｄ」と記載。）に出力する。そして、撮像信号は、アナログ／ディジタル変換回路１４において、ディジタル変換された後、ディジタル撮像信号としてカメラ信号処理部１５に出力される。

カメラ信号処理部１５は、信号変換処理回路１５１およびＡＦ（AutoFocus）評価値生成部１５２を備える。なお、上記した、撮像素子１１、ノイズ除去回路１２、ＡＧＣ１３、アナログ／ディジタル変換回路１４、および、信号変換処理回路１５１は、請求項に記載の画像処理部を構成する。
信号変換処理回路１５１は、受信したディジタル撮像信号に対し所定の信号処理を行うことにより、ディジタル撮像信号を、例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）規格やＰＡＬ（Phase Alternating Line）規格等の所定のテレビジョン方式に準拠した標準的なテレビジョン信号に変換して外部に出力する。また、信号変換処理回路１５１は、変換したテレビジョン信号をＡＦ評価値生成部１５２に出力する。

ＡＦ評価値生成部１５２は、ハイパスフィルタ回路１５３（図１において「ＨＰＦ」と記載。）および積分器１５４を備える。ハイパスフィルタ回路１５３は、信号変換処理回路１５１から受信したテレビジョン信号のうち輝度信号の高周波成分を抽出する。そして、積分器１５４が、抽出された高周波成分を積分処理することにより、ＡＦ評価値（ＶＦ:Value Focus）を生成する。ＡＦ評価値（ＶＦ）の具体例については、後記する。
ＡＦ評価値生成部１５２は、生成したＡＦ評価値（ＶＦ）を制御部１６に出力する。

制御部１６は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、および、内蔵メモリ１６１等の情報処理資源を備えて構成される。
この制御部１６は、内蔵メモリ１６１（記憶部）に格納されたオートフォーカス処理プログラム１６２（図１において「ＡＦＰ」と記載。）が、レンズユニット１０の絶対位置検出器１０６から取得したレンズ絶対位置情報を用いて、被写体までの距離（以下、「被写体距離」若しくは「フォーカス位置」と記載。）を検出し、そのフォーカス位置に対応するＡＦ評価値（ＶＦ）の情報（以下、「ＡＦ評価値（ＶＦ）情報」と記載。）を、カメラ信号処理部１５から取得し、外部メモリ１７（記憶部）に記憶する。なお、このＡＦ評価値（ＶＦ）は、コントラスト値（明暗差）が高い位置ほど、フォーカスが合っている位置として算出される。また、制御部１６は、ＡＦ評価値（ＶＦ）の情報（ＡＦ評価値（ＶＦ）情報）を内蔵メモリ１６１に記憶するようにしてもよい。

図２は、本発明の第１実施形態に係るＡＦ評価値波形を示す図である。このＡＦ評価値波形は、横軸に被写体までの距離（被写体距離）を示すフォーカス位置、縦軸にそのフォーカス位置でのＡＦ評価値（図２等において「ＶＦ」と記載。）を示す。このＡＦ評価値波形は、外部メモリ１７に記憶された、フォーカス位置に対応するＡＦ評価値（ＶＦ＝コントラスト値に相当）の情報に基づき生成される。

図２に示す例においては、横軸の１目盛を５ｍと定め、５ｍの地点に小さなコントラストがあり、１５ｍ地点に画面内で最も高いコントラストがあり、２５ｍ地点に中くらいコントラストがあることを示している。これにより、制御部１６は、５ｍ、１５ｍ、２５ｍのそれぞれの地点に、コントラス値（明暗差）がより高くなる被写体、つまり特徴のある被写体が存在すると判断することができる。
制御部１６は、例えば、日中等の照度が高い環境下で算出したＡＦ評価値（ＶＦ）を基準として、現時点でのＡＦ評価値（ＶＦ）が、所定の閾値（第１の閾値）以上変化したか否かを判定（監視）し、所定の閾値（第１の閾値）以上変化した場合（例えば、夜間になりコントラスト値が低下した場合）に、撮影環境の照度が変化したものと判定する。そして、制御部１６は、基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）からの変化量の算出し、その算出結果を発光量制御回路１８に出力する。

図３は、本発明の第１実施形態に係るＡＦ評価値波形において、基準となるＡＦ評価値と、現時点（照度が低下した時点）でのＡＦ評価値とを示す図である。
図３においては、点線で示すＡＦ評価値波形は、日中等の照度が高い環境下で算出された基準となるＡＦ評価値であり、ここでは図２で示したＡＦ評価値波形である。これに対し、実線で示すＡＦ評価値波形は、現時点（照度が低下した夜間等の時点）でのＡＦ評価値を示している。夜間等では、全体的にＶＦ（コントラスト値）が下がっている。また、特に、５ｍ地点のＶＦ（コントラスト値）が大幅に低くなったことを示している。これは、画面全体の照度が低くなったこと、特に５ｍ地点の照度が大幅に下がったことを示している。より具体的な状況としては、夜間において、例えば、１５ｍおよび２５ｍ地点に位置する被写体は、外灯等の照明装置からの照射があることにより照度が維持されている。一方、５ｍ地点に位置する被写体には、外灯等による照射がなく、被写体が存在しているにもかかわらず、照度が低下したためコントラスト値が下がっている状況を示している。

図１に戻り、発光量制御回路（発光量制御部）１８は、制御部１６から、基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）に対する現時点でのＡＦ評価値（ＶＦ）の変化量の算出結果を取得する。そして、発光量制御回路１８は、照度が低下した地点に対し、適切な光量を照射するように制御する照射量制御信号を生成し、照明１９に出力する。照明１９は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、白熱電球等の発光装置である。
図３に示す例では、発光量制御回路１８は、５ｍ地点のエリアに照明が届く光量を照射するように制御する。なお、例えば、２５ｍ等の遠くのエリアで照度が低下している場合には、近くのエリア、中間のエリアの照度が高くなり過ぎないように最適化した光量を照射するように制御する。

＜第１実施形態の光量制御処理＞
次に、撮像装置１の光量制御処理について説明する。
図４は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１の光量制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、カメラ信号処理部１５（図１参照）が、レンズユニット１０等を介して、アナログ／ディジタル変換回路１４からディジタル撮像信号を受信し、ＡＦ評価値生成部１５２によりＡＦ評価値（ＶＦ）が、所定の時刻毎に生成されるものとして説明する。

まず、撮像装置１の制御部１６は、日中等の照度が高い環境において、ＡＦ評価値生成部１５２が生成したＡＦ評価値（ＶＦ）を取得し、基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）として外部メモリ１７（記憶部）に記憶する（ステップＳ１０）。ここで、例えば、図２に示すように、ＡＦ評価値（ＶＦ）が高いつまりコントラスト値が高い地点が１つ以上の箇所（図２では、３地点）で検出された場合には、それぞれの地点（５ｍ、１５ｍ、２５ｍ）に特徴のある被写体が存在すると判定することができる。

なお、日中等の照度が高い環境とは、予め設定したある時刻（例えば、正午）に生成したＡＦ評価値（ＶＦ）を採用してもよいし、日中である時刻（例えば、午前７時から午後６時）を設定し、その時刻内で生成されたＡＦ評価値（ＶＦ）のうち、最も高い値を示す時点を、基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）を採用する時点としてもよい。どの時点のＡＦ評価値（ＶＦ）を基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）として採用するかは、予め制御部１６に設定される。

続いて、制御部１６は、基準となる時刻（照度の高い日中）より後の所定の時刻（例えば、夜間のある時点）において、現時点のＡＦ評価値（ＶＦ）を取得する（ステップＳ１１）。なお、制御部１６は、例えば、所定の時間間隔毎に、ＡＦ評価値生成部１５２（図１参照）から、現時点のＡＦ評価値（ＶＦ）を取得するようにしておく。
そして、制御部１６は、外部メモリ１７に記憶した基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）と、現時点のＡＦ評価値（ＶＦ）とを比較し、基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）から所定の閾値（第１の閾値）以上変化したか否かを判定（監視）する（ステップＳ１２）。

そして、制御部１６は、所定の閾値以上変化していない場合には（ステップＳ１２→Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻り、次のＡＦ評価値（ＶＦ）を取得するまで待つ。一方、制御部１６は、所定の閾値以上変化している場合には（ステップＳ１２→Ｙｅｓ）、ステップＳ１３へ進む。なお、所定の閾値以上変化していた場合とは、具体的には照度の低下により、コントラスト値が低下していることを意味する。
ここで、制御部１６は、基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）における各フォーカス位置において、所定の閾値以上変化しているフォーカス位置が、例えば、いずれか１つの地点（例えば、図３の５ｍ地点）でもある場合には、所定の閾値以上変化していると判定し（ステップＳ１２→Ｙｅｓ）、次のステップＳ１３に進むように設定しておく。

ステップＳ１３において、制御部１６は、基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）に対する、現時点のＡＦ評価値（ＶＦ）の変化量を、各フォーカス位置について算出する。
そして、制御部１６は、変化量の算出結果を発光量制御回路１８に出力する（ステップＳ１４）。

発光量制御回路（発光量制御部）１８は、変化量の算出結果に基づき、所定の閾値（第１の閾値）以上変化した地点におけるＡＦ評価値（ＶＦ）の変化量に応じて、照明１９の光量を制御する（ステップＳ１５）。
具体的には、発光量制御回路１８は、所定の閾値（第１の閾値）以上変化した地点における光量を、例えば、基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）との変化量が上記した所定の閾値未満となるように、光量を制御する。つまり、照明１９の光量を増加させる。
なお、発光量制御回路１８は、所定の閾値（第１の閾値）以上変化した地点が複数箇所存在する場合には、例えば、最も変化量の大きい（つまり、最も照度が低下した）地点の光量を増加させるように制御するようにしてもよい。発光量制御回路１８は、所定の閾値以上変化した地点の光量を制御（増加）する際に、他の地点において、照射量が多すぎて画面内の照度が高く白く飛んでしまう現象や、照明量が少なすぎて画面内の照度が低く黒くつぶれてしまう現象を抑えるように調整する所定のロジックを予め設定しておき、撮影画像の色再現と視認性を最適化するように制御する。
制御部１６は、ステップＳ１５の処理を終えると、光量制御処理を終了する。

このようにすることで、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１は、撮影環境において、適切な場所に適切な光量を照射することが可能なり、撮影画像の色再現と視認性を高めることができる。
さらに、撮像装置１は、撮影エリア全体を照らす照明を設けた場合に比べ、照明に要するランニングコストを抑えることができるとともに、照明により発生する熱による製品の性能劣化を抑制して製品寿命を延ばし、製品の信頼性を高めることができる。
また、撮像装置１は、ＡＦ機能という撮像装置に標準的に付加されている機能を用いてＡＦ評価値を検出し光量制御処理を実行することができる。よって、撮像装置１は、新たな部品を搭載する必要がなく、本発明の機能を安価に実現することが可能となる。
そして、撮像装置１は、例えば、所定の時間間隔毎にＡＦ評価値を生成することにより、その時点において光量が低下した地点への適切な光量の照射を自動で制御することができる。そのため、監視カメラ等での無人運転にも対応することが可能となる。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ａ（図５参照）について説明する。
本発明の第１実施形態に係る撮像装置１（図１）においては、ＡＦ評価値生成部１５２を１つだけ備えて、画面全体のＡＦ評価値（コントラスト値）と被写体距離（フォーカス位置）とを把握して、照明１９の発光量を制御するものとした。
第２実施形態に係る撮像装置１Ａにおいては、ＡＦ評価値生成部１５２を複数（ｎ個）設け、画面内のＡＦ検波枠を細分化して配置し、配置されたそれぞれのエリアのＡＦ評価値を取得する。これにより、ＡＦ評価値生成部１５２を１つだけ備えるよりも高精度に被写体の距離情報（フォーカス位置）とコントラスト情報（コントラスト値）を取得する。そして、撮像装置１Ａでは、画面を分割したそれぞれのＡＦ検波枠（エリア）に優先度を設定し、各エリアに対応するＡＦ評価値生成部１５２それぞれが生成したＡＦ評価値の結果を用いて、優先度に応じた適切な照明１９の発光量制御を行う。

図５は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ａを示す図である。図１に示す第１実施形態に係る撮像装置１と、同一の機能を備える構成には、同一の名称と符号を付し、説明を省略する。
図５に示すように、撮像装置１Ａは、撮像装置１（図１参照）と異なる構成として、カメラ信号処理部１５Ａ、制御部１６Ａおよび発光量制御回路１８Ａを備える。

カメラ信号処理部１５Ａは、信号変換処理回路１５１および複数のＡＦ評価値生成部１５２（１５２−１〜１５２−ｎ）を備える。各ＡＦ評価値生成部１５２は、画面内に設けられた複数のＡＦ評価枠に対応し、該当するＡＦ評価枠（エリア）内のＡＦ評価値を生成する。

図６は、例として、９個のＡＦ評価枠（図６等において、ＡＦ［１］〜ＡＦ［９］と記載。）を設け、画面を９分割した際のＡＦ評価値波形を示す。図６のように９個のＡＦ評価枠を設けた場合には、カメラ信号処理部１５Ａは、９個のＡＦ評価値生成部１５２（１５２−１〜１５２−９）を備え、ＡＦ評価枠ごとのＡＦ評価値の生成を行う。

図６では、画面中央に位置するＡＦ評価枠［５］，［６］のコントラスト値が高く、ＡＦ評価枠［３］，［７］，［９］のコントラスト値が低いことを示している。

制御部１６Ａは、各ＡＦ評価枠に対する優先度（例えば、「高」「中」「低」）の設定情報を外部から取得し、その優先度に応じた重付係数を、内蔵メモリ１６１に記憶しておく。
そして、制御部１６Ａは、各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値と各ＡＦ評価枠の重付係数との積の和をその画面全体のＡＦ評価値として算出する。以下、この画面全体のＡＦ評価値を「全体画面ＡＦ評価値」とする。
ここで、例えば、優先度「高」のＡＦ評価枠の重付係数を「１．０」とし、優先度「中」のＡＦ評価枠の重付係数を「０．５」とし、優先度「低」の重付係数を「０．０」とする。この場合のように、優先度「低」の重付係数を「０．０」とし、優先度「低」のＡＦ評価値を考慮しないように設定してもよい。

図７は、画面を９分割したＡＦ評価枠を設け、優先度を設定したＡＦ評価値波形の例を示す図である。
図７においては、画面中央付近に位置し、コントラスト値が高いＡＦ評価枠［５］，［６］を優先度「高」に設定し、コントラスト値が中程度のＡＦ評価枠［１］，［２］，［４］，［８］を優先度「中」と設定し、コントラスト値が低いＡＦ評価枠［３］，［７］，［９］を優先度「低」と設定する。なお、この優先度の基準は、例えば、コントラスト値が８０以上１００以下を優先度「高」、４０以上８０未満を優先度「中」、０以上４０未満を優先度「低」とするような優先度判定指標を設け、この優先度判定指標に基づき、優先度を決定するにしてもよい。また、画面内の各ＡＦ評価枠のコントラスト値と関係なく、撮影対象となる被写体（ユーザが注目する被写体）が、画面内のどのエリア（ＡＦ評価枠）に位置するかにより、予め、優先すべき位置のＡＦ評価枠の優先度を「高」や「中」に設定するようにしてもよい。

また、図７においては、優先度「高」の重付係数を「１．０」とし、優先度「中」の重付係数を「０．５」とし、優先度「低」の重付係数を「０．０」とした例を示している。
この場合、制御部１６Ａは、全体画面ＡＦ評価値として、以下の算出を行う。

全体画面ＡＦ評価値＝ＶＦ「１」×０．５＋ＶＦ「２」×０．５＋ＶＦ「３」×０．０＋ＶＦ「４」×０．５＋ＶＦ「５」×１．０＋ＶＦ「６」×１．０＋ＶＦ「７」×０．０＋ＶＦ「８」×０．５＋ＶＦ「９」×０．０

そして、制御部１６Ａは、日中等の照度が高い環境において制御部１６Ａが算出した全体画面ＡＦ評価値を、基準となる全体画面ＡＦ評価値として外部メモリ１７に記憶する。また、各ＡＦ評価値生成部１５２（１５２−１〜１５２−ｎ）が生成したＡＦ評価値（以下、「ＶＦｎ」とする。）を、基準となるＡＦ評価値として外部メモリ１７に記憶する。

制御部１６Ａは、例えば、所定の時間間隔で全体画面ＡＦ評価値の算出を行い、基準となる全体画面ＡＦ評価値と、その時点（現時点）での全体画面ＡＦ評価値とを比較する。そして、制御部１６Ａは、その全体画面ＡＦ評価値の変化量が所定の閾値（第２の閾値）以上であるか否かを判定（監視）し、所定の閾値（第２の閾値）以上である場合に、外部メモリ１７に記憶した基準となるＡＦ評価値（ＶＦｎ）と、各ＡＦ評価値生成部１５２（１５２−１〜１５２−ｎ）が生成した現時点のＡＦ評価値（ＶＦｎ）との間の変化量を、発光量制御回路１８Ａに出力する。

発光量制御回路１８Ａは、優先度が「高」に設定されたＡＦ評価枠のコントラスト値について、基準となるＡＦ評価値とを変化量を応じて、照射量が適切となるように、つまり、照度が高すぎて白く飛んでしまう現象や、照度が低すぎて黒くつぶれてしまう現象を起こさない範囲となるように、照明１９の光量を制御する。また、このとき、発光量制御回路１８Ａは、優先度が「高」に設定されたＡＦ評価枠の照度を適切な範囲内に保った上で、優先度が「中」のＡＦ評価枠の照度についても、可能な限り白く飛んでしまう現象や、黒くつぶれてしまう現象を起こさないように調整する制御を実行する。
この発光量制御回路１８Ａには、上記のように、優先度の設定に応じて、適切な照射量の制御を実行するための所定のロジックを予め組み込んでおく。

＜第２実施形態の光量制御処理＞
次に、撮像装置１Ａの光量制御処理について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ａの光量制御処理の流れを示すフローチャートである。

まず、撮像装置１Ａのカメラ信号処理部１５Ａ（図５参照）は、画面をｎ個に分割したＡＦ評価枠（複数のＡＦ評価枠）を設け（ステップＳ２０）、そのｎ個のＡＦ評価枠の画面位置に対応するように、各ＡＦ評価値生成部１５２（１５２−１〜１５２−ｎ）を設定する。
ここでは、図７に示すように９個のＡＦ評価枠が設けられ、９個のＡＦ評価値生成部１５２がカメラ信号処理部１５Ａに備えられたものとする。

続いて、撮像装置１Ａの制御部１６Ａは、画面内のＡＦ評価枠に優先度を設定し、その優先度に応じた重付係数を設定する（ステップＳ２１）。
優先度の設定は、制御部１６Ａが各ＡＦ評価値生成部１５２から取得したＡＦ評価値（コントラスト値）に基づき、例えば、ＡＦ評価値（コントラスト値）の高いほうから、優先度「高」「中」「低」として設定してもよいし、撮像装置１Ａの設置の際の画角により定まる被写体の画面上の位置に基づき、ユーザがＡＦ評価枠の優先度を設定するようにしてもよい。例えば、ビルの１階を撮影している場合、そのビルの出入口部分が写っている人（被写体）の出入りが多い画面上の位置を、優先度「高」に設定するようにしてもよい。
なお、ステップＳ２０およびステップＳ２１は、撮像装置１Ａを稼働させる前に、予め行っておく処理である。

次に、撮像装置１Ａの制御部１６Ａは、日中等の照度が高い環境において、各ＡＦ評価値生成部１５２（１５２−１〜１５２−ｎ）が各ＡＦ評価枠について生成したＡＦ評価値（ＶＦｎ）を取得し、基準となるＡＦ評価値（ＶＦｎ）として外部メモリ１７に記憶する（ステップＳ２２）。

続いて、制御部１６Ａは、外部メモリ１７に記憶した基準となるＡＦ評価値（ＶＦｎ）と、そのＡＦ評価枠の優先度に対応付けて設定された重付係数との積の和を算出し、基準となる画面全体のＡＦ評価値（全体画面ＡＦ評価値）として外部メモリ１７に記憶する（ステップＳ２３）。

そして、制御部１６Ａは、基準となる時刻（照度の高い日中）より後の所定の時刻（例えば、夜間のある時点）において、現時点の各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値（ＶＦｎ）を取得する（ステップＳ２４）。なお、制御部１６Ａは、例えば、所定の時間間隔毎に、現時点の各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値（ＶＦｎ）を取得するようにしておく。

次に、制御部１６Ａは、現時点での画面全体のＡＦ評価値（全体画面ＡＦ評価値）を算出し、基準となる全体画面ＡＦ評価値と比較し、所定の閾値（第２の閾値）以上変化したか否かを判定（監視）する（ステップＳ２５）。
そして、制御部１６Ａは、所定の閾値以上変化していない場合には（ステップＳ２５→Ｎｏ）、ステップＳ２４に戻り、次の各ＡＦ評価値（ＶＦｎ）を取得するまで待つ。一方、制御部１６Ａは、所定の閾値以上変化している場合には（ステップＳ２５→Ｙｅｓ）、ステップＳ２６へ進む。

ステップＳ２６において、制御部１６Ａは、基準となる各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値（ＶＦｎ）に対する、現時点での各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値（ＶＦｎ）についての変化量を各フォーカス位置について算出する。
そして、制御部１６Ａは、変化量の算出結果を発光量制御回路１８Ａに出力する（ステップＳ２７）。

発光量制御回路１８Ａは、現時点での各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値（ＶＦｎ）についての変化量に基づき、優先度に応じた適切な照射量となるように、照明１９の光量を制御する（ステップＳ２８）。つまり、発光量制御回路１８Ａは、より優先度が高いＡＦ評価枠の被写体について、照度が高すぎて白く飛んでしまう現象や、照度が低すぎて黒くつぶれてしまう現象を起こさないように、照明１９の光量を制御する。

このようにすることで、本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ａは、第１実施形態に係る撮像装置１の効果に加えて次に示す効果を奏することができる。
第２実施形態に係る撮像装置１Ａは、画面を分割した各ＡＦ評価値枠に対応した複数のＡＦ評価値生成部１５２（１５２−１〜１５２−ｎ）を設けることにより、より高精度に被写体の距離情報（フォーカス位置）とコントラスト値の情報とを取得することができ、その情報と、ユーザが設定したＡＦ評価枠の優先度とを用いて、照明１９の発光量制御の精度をさらに向上させることができる。特に、撮像装置１Ａの画面内に映る被写体全てが重要でない環境において、ユーザ等の設定により、より柔軟に照明１９の光量を制御することが可能となる。

≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態に係る撮像装置１Ｂ（図９参照）について説明する。
第３実施形態に係る撮像装置１Ｂは、第２実施形態に係る撮像装置１Ａ（図５参照）の構成に加え、照明１９について、その照明エリアを調整することが可能な光学素子２０を備えることを特徴とする。この光学素子２０は、例えば、可動式レンズ等である。

図９は、本発明の第３実施形態に係る撮像装置１Ｂを示す図である。図５に示す第２実施形態に係る撮像装置１Ａと、同一の機能を備える構成には、同一の名称と符号を付し、説明を省略する。
図９に示すように、撮像装置１Ｂは、撮像装置１Ａ（図５参照）と異なる構成として、制御部１６Ｂ、発光量制御回路１８Ｂおよび光学素子２０を備える。

制御部１６Ｂは、撮像装置１Ａの制御部１６Ａと同様に、各ＡＦ評価枠についての優先度（例えば、「高」「中」「低」）を外部から取得するなどして設定するとともに、その優先度に応じた重付係数を、内蔵メモリ１６１に記憶しておく。そして、制御部１６Ｂは、各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値と各ＡＦ評価枠の重付係数との積の和をその画面全体のＡＦ評価値（全体画面ＡＦ評価値）とする。

そして、制御部１６Ｂは、日中等の照度が高い環境において制御部１６Ｂが算出した基準となる全体画面ＡＦ評価値と、ある時点（夜間等）での全体画面ＡＦ評価値とを比較し、その変化量が所定の閾値（第２の閾値）以上である場合に、基準となる各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値（ＶＦｎ）に対する、現時点での各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値（ＶＦｎ）についての変化量を算出し、発光量制御回路１８Ｂに出力する。
これにより、発光量制御回路１８Ｂは、予め設定しておいた、優先度の設定に応じて、適切な照射量の制御を実行するための所定のロジックに基づき、照明１９の光量を制御する。

また、制御部１６Ｂは、各ＡＦ評価枠のＡＦ評価値（ＶＦｎ）に基づき、優先度が高いＡＦ評価枠の被写体がより適切な照明量となるように制御するための照射エリア制御信号を生成し、光学素子２０に出力する。
光学素子２０（可動式レンズ等）は、受信した照射エリア制御信号に基づき、ズームや角度の変更を行うような、照射エリアの制御を実行する。

図１０は、第３実施形態に係る撮像装置１Ｂにおいて、３灯の照明１９それぞれの前に設けた光学素子２０により、照明１９がそれぞれ異なるエリアを照射する例を示している。

なお、第３実施形態に係る撮像装置１Ｂは、第１実施形態に係る撮像装置１（図１参照）の構成に加えて、照明１９の照明エリアを調整することが可能な光学素子２０を備えるとしてもよい。
その場合に、制御部１６（図１）は、基準となるＡＦ評価値（ＶＦ）に対する現時点でのＡＦ評価値（ＶＦ）の変化量の算出結果に基づき、所定の閾値（第１の閾値）以上変化した地点に照射エリアが制御されるような照射エリア制御信号を生成し、光学素子２０に出力する。

このようにすることにより、本発明の第３実施形態に係る撮像装置１Ｂは、第１実施形態に係る撮像装置１の効果、および、第２実施形態に係る撮像装置１Ａの効果に加えて、照明１９の照射エリアをピンポイントに、かつ、適切な光量で照射することが可能になるという顕著な効果を奏することができる。

≪本発明の変形例≫
次に、本発明の実施形態の変形例に係る撮像装置１について説明する。
本発明の実施形態の変形例に係る撮像装置１では、図１に示す撮像素子１１についてＲＧＢＷ画素配列を用いたものとする。また、照明１９について、可視光に加え赤外線を出力する機能を備えるものとする。

一般的なビデオカメラ等の撮像装置に使われている撮像素子は、Ｒｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（青）画素配列を用いて色を再現している。しかしながら、その特性から低照度環境においては、色再現が困難となり、画像が黒く潰れてしまい視認性が失われてしまうことがある。そのため、低照度環境では赤外線を遮断するＩＲｃｆ１０５を外した上で赤外線を照射し、色情報を破棄することで白黒画像ではあるものの視認性を向上させている撮像装置が一般的である。

一方、近年では、暗部での感度の向上させるため、上記の３つの画素、Ｒｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（青）以外に全ての色に感光するＷｈｉｔｅ（白）の画素を使用した撮像素子が使用されることがある。ＲＧＢＷ画素配列を用いることで、各画素（赤、緑、青、白）の分光特性から撮影環境における赤外線の量を算出することが可能となる。その特性を利用し、ＩＲｃｆ１０５を常時外し、色再現を実現している撮像装置も実現されている。

上述のように、Ｗｈｉｔｅ（白）画素は、全ての波長帯に感光することで感度を向上することが可能になる。しかし、その一方で、全ての波長帯に感光することが可能であるが故に、Ｒｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（青）と組み合わせた際に色再現が困難になるというデメリットが存在する。さらに、照明として赤外線を照射する際は、その照射量と照射エリアの制御が非常に重要となる。必要以上に赤外線を照射すると色再現性が失われ白黒画像になってしまうためである。

本発明の実施形態の変形例に係る撮像装置１では、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１、第２実施形態に係る撮像装置１Ａ、第３実施形態に係る撮像装置１Ｂのそれぞれに、ＲＧＢＷ画素配列を備えた撮像素子１１と、赤外線を照射する照明１９とを備えることにより、適切な光量を被写体に照射することが可能となり、色再現性と視認性の両方を確保することができる。

１，１Ａ，１Ｂ 撮像装置
１０ レンズユニット
１１ 撮像素子
１２ ノイズ除去回路
１３ ＡＧＣ
１４ アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）
１５，１５Ａ カメラ信号処理部
１６，１６Ａ，１６Ｂ 制御部
１７ 外部メモリ
１８，１８Ａ，１８Ｂ 発光量制御回路（発光量制御部）
１９ 照明
２０ 光学素子
１０１ レンズユニット制御部
１０２ バリエータレンズ群
１０３ 絞り
１０４ フォーカスレンズ群
１０５ ＩＲｃｆ
１５１ 信号変換処理回路
１５２ ＡＦ評価値生成部
１５３ ＨＰＦ
１５４ 積分器
１６１ 内蔵メモリ
１６２ ＡＦＰ

Claims (6)

1. レンズユニットと、
   前記レンズユニットを介して得られた撮影画像を、撮像素子を用いて撮像信号に変換して信号処理する画像処理部と、
   前記撮像信号を取得し、前記撮影画像のフォーカス位置毎のコントラスト値をＡＦ（Auto Focus）評価値として算出するＡＦ評価値生成部と、
   所定の時点において前記ＡＦ評価値生成部が算出した前記ＡＦ評価値を、基準となるＡＦ評価値として記憶部に記憶しておき、現時点において前記ＡＦ評価値生成部が算出した前記ＡＦ評価値を示す現時点のＡＦ評価値を取得した際に、前記基準となるＡＦ評価値と前記現時点のＡＦ評価値とを比較して、所定の第１の閾値以上の変化量があるか否かを監視し、前記所定の第１の閾値以上の変化量がある場合に、前記基準となるＡＦ評価値と前記現時点のＡＦ評価値との変化量を算出する制御部と、
   当該算出された変化量を用いて、前記所定の第１の閾値以上の変化量を有する前記フォーカス位置の光量を制御する照射量制御信号を生成し、照明に出力する発光量制御部と、
   前記照射量制御信号を受信し、前記フォーカス位置の光量を調整して照射する前記照明と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像装置は、
   前記撮影画像を複数のＡＦ検波枠に分割して設定し、前記設定した複数のＡＦ検波枠それぞれにおける前記ＡＦ評価値を算出する複数の前記ＡＦ評価値生成部を備えており、
   前記記憶部には、前記複数のＡＦ検波枠それぞれの優先度および当該優先度に応じた重付係数が記憶されており、
   複数の前記ＡＦ評価値生成部それぞれは、
   自身が対応付けられたＡＦ検波枠についてのＡＦ評価値を算出し、
   前記制御部は、
   前記所定の時点において算出された各ＡＦ検波枠のＡＦ評価値と、各ＡＦ検波枠の優先度に応じた前記重付係数との積の和を示す全体画面ＡＦ評価値を算出し、基準となる全体画面ＡＦ評価値として前記記憶部に記憶しておくとともに、各ＡＦ検波枠に対応する複数の前記ＡＦ評価値生成部が算出した前記ＡＦ評価値それぞれを基準となるＡＦ評価値として前記記憶部に記憶しておき、
   前記基準となるＡＦ評価値と前記現時点のＡＦ評価値とを比較して、前記所定の第１の閾値以上の変化量があるか否かを監視する代わりに、
   現時点において算出された各ＡＦ検波枠のＡＦ評価値を用いて、現時点の前記全体画面ＡＦ評価値を算出し、前記基準となる全体画面ＡＦ評価値と前記現時点の全体画面ＡＦ評価値とを比較して、所定の第２の閾値以上の変化量があるか否かを監視し、前記所定の第２の閾値以上の変化量がある場合に、前記基準となるＡＦ評価値と前記現時点のＡＦ評価値との変化量を、複数のＡＦ検波枠ごとに算出し、
   前記発光量制御部は、
   当該算出された複数のＡＦ検波枠ごとの変化量を用いて、前記優先度がより高く設定されているＡＦ検波枠の前記フォーカス位置の光量を優先して制御する照射量制御信号を生成し、前記照明に出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像装置は、
   前記照明の照明エリアを制御可能な光学素子をさらに備えること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記画像処理部に備わる前記撮像素子は、ＲＧＢＷ画素配列を用いた撮像素子であり、
   光照射を行う前記照明は、赤外線を出力する機能を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 撮像装置は、
   レンズユニットを介して得られた撮影画像を、撮像素子を用いて撮像信号に変換して信号処理するステップと、
   前記撮像信号を取得し、前記撮影画像のフォーカス位置毎のコントラスト値をＡＦ評価値として算出するステップと、
   所定の時点において算出した前記ＡＦ評価値を、基準となるＡＦ評価値として記憶部に記憶しておき、現時点において算出した前記ＡＦ評価値を示す現時点のＡＦ評価値を取得した際に、前記基準となるＡＦ評価値と前記現時点のＡＦ評価値とを比較して、所定の第１の閾値以上の変化量があるか否かを監視し、前記所定の第１の閾値以上の変化量がある場合に、前記基準となるＡＦ評価値と前記現時点のＡＦ評価値との変化量を算出するステップと、
   当該算出された変化量を用いて、前記所定の第１の閾値以上の変化量を有する前記フォーカス位置の光量を制御する照射量制御信号を生成し、照明に出力するステップと、
   前記照射量制御信号を受信し、前記照明が前記フォーカス位置の光量を調整して照射するステップと、
   を実行することを特徴とする照明制御方法。
6. 前記撮像装置は、
   前記撮影画像を複数のＡＦ検波枠に分割して設定し、
   前記記憶部には、前記複数のＡＦ検波枠それぞれの優先度および当該優先度に応じた重付係数が記憶されており、
   前記複数のＡＦ検波枠それぞれについてのＡＦ評価値を算出するステップと、
   前記所定の時点において算出された各ＡＦ検波枠のＡＦ評価値と、各ＡＦ検波枠の優先度に応じた前記重付係数との積の和を示す全体画面ＡＦ評価値を算出し、基準となる全体画面ＡＦ評価値として前記記憶部に記憶しておくとともに、各ＡＦ検波枠において算出された前記ＡＦ評価値それぞれを基準となるＡＦ評価値として前記記憶部に記憶しておき、
   前記基準となるＡＦ評価値と前記現時点のＡＦ評価値とを比較して、前記所定の第１の閾値以上の変化量があるか否かを監視する代わりに、
   現時点において算出された各ＡＦ検波枠のＡＦ評価値を用いて、現時点の前記全体画面ＡＦ評価値を算出し、前記基準となる全体画面ＡＦ評価値と前記現時点の全体画面ＡＦ評価値とを比較して、所定の第２の閾値以上の変化量があるか否かを監視し、前記所定の第２の閾値以上の変化量がある場合に、前記基準となるＡＦ評価値と前記現時点のＡＦ評価値との変化量を、複数のＡＦ検波枠ごとに算出するステップと、
   当該算出された複数のＡＦ検波枠ごとの変化量を用いて、前記優先度がより高く設定されているＡＦ検波枠の前記フォーカス位置の光量を優先して制御する照射量制御信号を生成し、前記照明に出力するステップと、
   を実行することを特徴とする請求項５に記載の照明制御方法。

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