JP2019212968A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮影状況に応じた設定を選択し、照明長寿命化を実現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】 上記目的を達成するために、本発明は、映像を取得する撮像部と、撮影画角を調整可能なズームレンズ部と、発光光量を調整可能な照明部と、異常発生の有無を検出する信号処理部と、前記撮像部と前記照明部を制御する制御部と、を有する撮像装置において、前記制御部は、前記信号処理部で異常を検出した場合に、前記撮像部の撮像範囲を前記特定の撮像範囲内になるように調整し、また、前記照明部の光量を増大させるように調整することを特徴とする構成とした。【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法に関し、特に被写体を照射するための照明制御が可能な撮像装置に関するものである。

従来より、ズームすることによりＦ値が増大するズームレンズを使用する場合、テレにするほどＦ値が大きくなるレンズがある。このようなズームレンズを搭載した撮像装置において、テレ側とワイド側と同じの明るさの映像を取得するには、テレ側での撮影時はワイド側での撮影時より照明光量を増大させる必要がある。

また、これにより、テレ側での撮影は、照明に比較的大きな電流を流し続けることとなる。通常、撮影装置の照明にはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｒｄ）がよく使用される。ＬＥＤは印加時間に比例して光量が減少し、さらに印加される電流の増大や周辺温度上昇に比例して光量の低下量（減少量）が大きくなるという特性を持っている。そのため、テレ側で長時間撮影すると、照明用ＬＥＤに比較的大きな電流を流し続けることとなり、光量落ちを加速させ、照明の製品寿命の低下の要因となる。

このようなことから、照明を使用した撮影において撮影可能距離や撮影モードなどに応じて照明光量に制約をかけるなど、照明寿命の延長のための工夫がされている。例えば、特許文献１では、マクロ撮影モードか否か又は焦点距離又はＦ値に基づいて、ＡＦ補助光の光量を制御して照明電力を抑える撮像装置が開示されている。被写体が近い場合は光量を落とし、焦点距離やＦ値に基づいて、画像が暗くなる場合になどはＡＦ補助光の光量を大きくする。

特開２００３−２４４５３５号公報

特許文献１に開示された撮像装置において、ＡＦ作動時やマクロ撮影モードなど特定の設定がされた時に補助光源の光量を減少させる。しかし、監視用途のネットワークカメラなど常時撮影を行っているカメラでは、焦点距離やＦ値に応じた制御だけでは、詳細に被写体の状況を監視したいときに光量が足りなかったり、逆に不要に印加電流を大きくしてしまったりすることが考えられる。撮影時間の変化や環境変化により光量や被写体の状況が常に変化するため、状況に応じた照明光量の調節が必要となる。

そこで、本発明の目的は、撮影している被写体の状況に応じて照明を制御することで、被写体の状況に応じた照明制御および照明の劣化を遅延させることの両立が可能な手段を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、光学レンズを駆動させて撮像画角を変更する光学ズーム手段と、被写体を撮像して画像を生成する撮像手段と、照明を制御する照明制御手段と、周辺の異常を検出する検出手段と、を有し、前記検出手段により異常を検出した場合に、前記光学ズーム手段は、前記撮像画角を所定の画角に変更し、前記照明制御手段は、前記照明の光量を前記検出手段が異常を検出していないときの光量より大きくすることを特徴とする。

本発明によれば、撮影している被写体の状況に応じて照明を制御することで、被写体の状況に応じた照明制御および照明の劣化を遅延させることの両立を実現できる。

本発明に係る撮像装置の構成例を表すブロック図 本発明の実施形態に係る撮影画角と必要な照明強度（光量）との関係を示す図 本発明の第１の実施形態に係る照明および撮影画角の制御の例を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態に係る信号処理部で撮影画像内に異常があると判断する場合の例を示す図 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の構成例を表す図 本発明の第２の実施形態に係る照明および撮影画角の制御の例を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る信号処理部で撮影画像内に異常があると判断する場合の例を示す図

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、本発明に係る撮像装置１０００を含む構成例を表すブロック図である。撮像装置１０００はネットワーク１００１に接続されたネットワークカメラであり、被写体を撮像して画像処理を施した画像データを生成する。生成された画像データは、ネットワーク１００１を介して外部のサーバやＰＣなどのクライアント装置へ配信される。また、ユーザは外部のＰＣなどを操作して、ネットワークを介して撮像装置１０００の撮像方向の変更、焦点距離の変更、ＡＦ／ＭＦの切り替え、映像の切り出し、などの制御が可能である。例えば、撮像装置１０００で取得した画像信号はネットワーク１００１を介して不図示のクライアント装置へ送られ、クライアント装置内で受信した画像を解析して、動体検知、人物検知などのインテリジェント機能を実行できる。

撮像装置１０００は、映像を取得する撮像部１００と、被写体に光を照射し撮影画像の明るさを調整する照明部１０１と、撮像部１００の取得映像の画角やフォーカスを変更するレンズ部１０２と、信号を処理する演算処理部１０３を有する。

照明部１０１は、後述する制御部１０６により、ＯＮ／ＯＦＦならびに、照射角度、照射強度（照射光量）などを制御される。

レンズ部１０２は、光学レンズ群、光学フィルタ、絞り、シャッターを含み、被写体の光情報を撮像部１０１に集光する。光学レンズ群は、例えば、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズおよび光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズなどを含む。制御部１０６を介して光学レンズ群を駆動させることで焦点距離やフォーカス位置を変更可能であり、焦点距離を変更することで撮影画角を変えることができる。なお、レンズ部１０２は、撮像装置１００と一体型であっても、交換が可能なレンズ交換型であってもよい。

演算処理部１０３はさらに信号処理部１０４、通信部１０５と制御部１０６で構成される。信号処理部１０４は、撮像部１０２から画像信号を取得し処理を行う。受け取った画像信号（デジタル信号）に対して、例えば、現像処理、フィルタ処理、センサ補正、ノイズ除去などの画像処理を行う。信号処理部１０４で処理された画像信号は、不図示のエンコーダにより、例えば、Ｍｏｔｉｏｎ ＪｐｅｇやＨ２６４などのファイルフォーマットに変換処理圧縮処理など、配信のための処理が施される。その後、配信部１０５は信号処理部１０４で処理された映像をネットワーク１００１へ配信する。

制御部１０６は信号処理部１０４の出力結果をもとにレンズ部１０２と照明部１０１を制御する。さらに、制御部１０６は不図示のメモリ（ＲＯＭ又はＲＡＭ）を有し、メモリには図２に示すような撮影画角に対し必要な照明光量値があらかじめ格納されている。

図２は、本発明の実施形態に係る撮影画角と必要な照明強度（光量）との関係を示す図であり、撮影画角を変化に応じて同じ明るさの画像を取得するために必要な照明強度（光量）を示している。この図が示す撮影画角と照明強度の関係をもとにレンズ部１０２の画角と照明部１０１の照明光量を制御する。具体的には、レンズ部１０２に設定された画角に対し、必要となる照明光量を算出し照明部１０１の照明光量設定を変更する。また逆に、照明部１０１へ設定された照明光量に対し、レンズ部１０２を駆動させて対応する撮影画角へ変更する。

加えて、制御部１０６には、照明光量の閾値とその閾値に対応した照明光量の減少割合があらかじめ設定されており、照明部１０１の照明光量が設定された閾値以上の時に以下の実施例１および実施例２のフローを実行する。

ここで、一般的にＬＥＤなどの照明において、大きな電流を流すほど劣化が早く、寿命が短くなる。一方、光源に流す電流値と発光強度は比例するため、劣化を防止しようと電流を小さくするほど、大きな電流を流している場合と比べて、発光強度は小さく照明は暗くなる。例えば、９００ｍＡの電流で約３年駆動可能な照明（ＬＥＤ）で、同じ環境下で駆動電流を７００ｍＡにすると約１０年駆動可能である。そこで、前述の制御部１０６には、照明部１０１で使用する光源の寿命と撮像装置１０００の性能を加味して算出される照明強度が閾値として設定される。閾値をより小さくすることで光源の劣化を防止して寿命を延長することが可能である。

（第１の実施形態）
以下、図３および図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る動作処理の一例を説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る照明および撮影画角の制御の一例を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、制御部１０６によって、各処理ブロックを制御し実行される処理手順を図示したものである。制御部１０６が有する不図示のメモリ（ＲＯＭ又はＲＡＭ）に格納されているプログラムを展開し実行することにより実現される。

本フローチャートの制御は、撮像装置やネットワークカメラシステムの起動時など撮影開始時などに、開始される。さらに本実施形態においては、パンチルトズーム制御や被写体追尾などにより画角が変わったときや、画像内の被写体や照明の強度や照射方向等に変化を検出した場合などをトリガとして、本フローチャートの制御を実行する構成とする。また、本実施形態において、本フローチャートを開始する通常撮影時は、撮像装置１０００が撮影可能な最も広角側で撮影を行い、ユーザは撮影画像のうち一部の特定領域を切り出して監視しているものとする。

本フローチャートを開始すると、まず、ステップＳ３００で撮影画像内に異常を検出したか否かを判定する。撮影画像内に異常が存在すると判断した場合には、ステップＳ３０５に進み、異常が検出されていない場合はステップＳ３０１へ進む。

ここで、図４は、撮像画像内の異常を判断する場合の例を示している。本実施形態においては、例えば、被写体をより詳細に見たい又は見たくなると予想されるシーンなどを「異常」と定義し、解像度の高い画像で監視することを優先して後述の照明制御を実行する。下記の２つを例として図４に示している。
（１）撮影画像内の特定領域（切り出し画角内）に動体が存在すると判断した場合（（Ａ））
（２）特定領域外の撮影画像内に動体が存在し、かつ特定領域内に動体が侵入すると予測される場合（（Ｂ））
逆に言うと、上記の撮影条件に当てはまらない場合は、照明の光量をなるべく抑えるように後述の照明の制御を行う。

まず、ステップＳ３０１において、照明部１０１が動作しており、さらに現在設定されている照明光量をあらかじめ制御部１０６に設定された閾値と比較する。照明部１０１が動作していて、かつ、照明光量が所定の閾値以上の場合はＳ３０２に進む。照明がＯＦＦの場合又は照明がＯＮであっても光量が閾値未満の場合は本フローを終了する。

ステップＳ３０２では、制御部１０６に設定されている閾値以下になるように照明部１０１の光量を減少させる。

次に、ステップＳ３０３では図２の照明光量と画角の関係に基づいて、Ｓ３０２で設定された光量に対応した画角になるようにレンズ部１０２の光学レンズ群を駆動させて画角を調整する。

ステップＳ３０４へ進み、ステップＳ３０３で変更する前の画角と同一の画角になるように信号処理部１０４で画像を切り出し拡大する処理（以下、デジタルズームとする）を行い通信部１０５よりネットワーク１００１に配信する。そして、本フローチャートを終了して、画角の変化、又は、画像内の被写体や照明の強度や照射方向等に変化が検出されるまで待機状態となる。

ここで最初のステップＳ３００へ戻り、撮影画像に異常が検出された場合にはステップＳ３０５へ進み、ユーザが監視している特定領域の解像度を高くするように、レンズ部１０２を駆動させて撮影画角を調整する。例えば、前述の特定領域の画素数が最大となるように、特定領域と撮影画角が一致するズーム位置へ変倍レンズを移動させる。電子防振を行う場合など周辺部の画像も必要な場合は、周辺部を撮影範囲に含むように少し撮影画角を大きくしてもよい。

次にステップＳ３０６で、図２に示す撮影画角と照明光量の対応関係に基づいて、ステップＳ３０５で調整した画角に対応した照明光量になるように照明部１０１の光量を調整する。

続いて、ステップＳ３０７では、ステップＳ３０６が終了後、設定された一定時間以上異常の検出が無い場合にステップＳ３０１へと進む。そして、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理を実行して本フローチャートは終了する。

なお、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ３０２とステップＳ３０３の制御を逆にしたフローも考えられる。その場合、ステップＳ３０１で照明の光量が所定以上と判定されたときに、まず、撮影画角をワイド端に変更する。その後、ワイド端の画角に対応した照明光量になるように照明を制御し、ユーザが設定している特定領域を切り出して配信する。

以上、第１の実施形態によれば、撮影環境が、高解像度の画像で監視したいような「異常」状態のときには、画像の解像度を優先して照明の光量を上げ、それ以外の場合は、照明の光量を抑えることができる。通常の撮影状態（「異常」でない場合）においては、照明の印加時間を抑えることができるため照明の長寿命化と、また、「異常」状態の場合には高解像度の画像の監視との両立を実現することが可能である。

（第２の実施形態）
以下、図５、図６および図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る動作処理の一例を説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置１０００の構成例を示す図である。図５の構成例は、図１の撮像装置１０００を含むネットワークカメラシステムに、通信部１０５を介して接続された外部センサ１００２を加えた構成である。

外部センサ１００２は、撮影画角内または撮影画角内や撮像装置１０００の周辺に取り付けられ、撮影環境周辺の状況変化を検出する機器であり、例えば、温度計や湿度計、照度センサなどがある。また、ドアセンサー、人感センササーなどの検出結果の情報を含むことも可能である。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る照明および撮影画角の制御の例を示すフローチャートである。図６のフローチャートは、制御部１０６によって、各処理ブロックを制御し実行される処理手順を図示したものである。制御部１０６が有する不図示のメモリ（ＲＯＭ又はＲＡＭ）に格納されているプログラムを展開し実行することにより実現される。なお、第１の実施形態（図３のフローチャート）と同一の処理を行う部分は、同一の記号で示し説明を省略する。

本フローチャートを開始する通常撮影時は、撮像装置１０００が撮影可能な最も広角側で撮影を行い、ユーザは撮影画像のうち一部の特定領域を切り出して監視しているものとする。また、本フローチャートの制御は、外部センサからの信号を受信したことをトリガとして開始される。

本フローチャートを開始（外部センサからの信号を受信）すると、まず、ステップＳ５００で、外部センサ１００２から受信した信号が、異常を示す信号か否かを判断する。外部センサ１００２から受信した信号が異常信号である場合は、ステップＳ５０５に進み、異常が検出されていない場合はステップＳ３０１へ進む。異常が検出されていない場合は、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４を実行して本フローチャートを終了する。外部センサ１００２による信号が受信されるまで待機状態となる。

ここで、図７は、撮像画像内の異常を判断する場合の例を示している。外部センサ１００２からの入力のうち、切り出し画像内を注視する必要が生じるような撮影環境を示す信号を「異常」信号と判断する。図７に示す人感センサーによる人物の出入りの検知や、マイクを介した悲鳴検知などにより、「異常」を判断することが可能になる。

「異常」信号と判断してステップＳ５０５へ進んだ場合、ステップＳ５０５では、ユーザが監視している特定領域の解像度を高くするように、レンズ部１０２を駆動させて撮影画角を調整する。例えば、前述の特定領域の画素数が最大となるように、特定領域と撮影画角が一致するズーム位置へ変倍レンズを移動させる。電子防振を行う場合など周辺部の画像も必要な場合は、周辺部を撮影範囲に含むように少し撮影画角を大きくしてもよい。

さらに、次のステップＳ５０６で、図２に示す撮影画角と照明光量の対応関係のデータに従い基づいて、データに従いステップＳ５０５で調整した画角に対応した照明光量になるように照明部１０１の光量を調整する。

続いて、ステップＳ５０７では、ステップＳ５０６が終了後、設定された一定時間以上異常の検出が無い場合にステップＳ３０１へと進む。そして、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理を実行して本フローチャートは終了する。

なお、第１の実施形態と第２の実施形態は、それぞれ映像による異常検知と外部センサによる異常検知を説明したが、映像による異常検知と外部センサによる異常検知を併用しても良い。また、照明部１０１は、複数の照明により構成してもよく、例えば、広角側照射用と望遠側照射用の照明など、それぞれ照射角度、照射範囲、照射強度（光量）などの照射能力を異ならせた照明とすることも可能である。

以上が本発明の好ましい実施形態の説明であるが、本発明は、本発明の技術思想の範囲内において、上記実施形態に限定されるものではなく、対象となる回路形態により適時変更されて適応するべきものである。例えば、上述した実施形態で、撮像装置として説明したカメラは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラに適用することができる。

また、本発明は、例えばシステム、装置、方法、コンピュータプログラムもしくは記録媒体などとしての実施形態も可能であり、具体的には、１つの装置で実現しても、複数の装置からなるシステムに適用してもよい。本実施形態に係る撮像装置を構成する各手段および撮像装置の制御方法の各ステップは、コンピュータのメモリなどに記憶されたプログラムが動作することによっても実現できる。このコンピュータプログラムおよびこのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００ 撮像部
１０１ 照明部
１０２ レンズ部
１０４ 信号処理部
１０６ 制御部
１０００ 撮像装置
１００１ ネットワーク
１００２ 外部センサ

Claims (18)

1. 光学レンズを駆動させて撮像画角を変更する光学ズーム手段と、
   被写体を撮像して画像を生成する撮像手段と、
   照明を制御する照明制御手段と、
   周辺の異常を検出する検出手段と、を有し、
   前記検出手段により異常を検出した場合に、
   前記光学ズーム手段は、前記撮像画角を所定の画角に変更し、
   前記照明制御手段は、前記照明の光量を前記検出手段が異常を検出していないときの光量より大きくする
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記被写体の所定の領域を切り出して出力する電子ズーム手段と、を有し、
   前記異常を検出していないときは、
   前記光学ズーム手段は、異常を検出した場合の前記所定の画角より広い画角を前記撮像画角とし、
   前記電子ズーム手段が、前記所定の画角を切り出して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. 前記検出手段は、前記撮像部手段により生成された画像から異常を検出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のした撮像装置。
4. 前記検出手段は、前記被写体周辺の温度、湿度、音、明るさ、動体の少なくともいずれかに関する情報を取得できるセンサーからの情報に基づいて異常を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に撮像装置。
5. 前記撮像画角とそれに対応した所定の明るさにするための照明の光量との対応関係を記憶している記憶手段と、を有し、
   前記異常を検出した場合に、前記光学ズーム手段および前記照明制御手段は、前記対応関係に基づいて前記撮像画角および前記照明の光量を調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に撮像装置。
6. 前記照明制御手段は、前記撮像画角の変更に応じて変わるＦ値に基づいて前記照明の光量を調整する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記検出手段は、前記所定の画角を高解像度で撮像する必要がある条件を異常として検出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 被写体を撮像して画像を生成する撮像手段と、
   照明を制御する照明制御手段と、
   周辺の異常を検出する検出手段と、を有し、
   前記検出手段により異常を検出していない場合は、
   前記照明制御手段は、前記照明の光量を所定より小さくする
   ことを特徴とする撮像装置。
9. 光学レンズを駆動させて撮像画角を変更する光学ズーム手段と、
   前記被写体の所定の領域を切り出して出力する電子ズーム手段と、を有し、
   前記照明制御手段が前記照明の光量を小さくした場合には、前記光学ズーム手段により撮像画角を大きくし、前記電子ズーム手段により所定の画角を切り出して出力することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記検出手段が異常を検出した場合には、
    前記光学ズーム手段は、前記撮像画角が前記所定の画角に近づくように前記光学レンズを駆動させ、
    前記照明制御手段は、前記撮像画角に応じて照明光量を大きくすることを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像装置。
11. 前記検出手段は、前記撮像手段により生成された画像から異常を検出することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記検出手段は、前記被写体周辺の温度、湿度、音、明るさ、動体の少なくともいずれかに関する情報を取得できるセンサーからの情報に基づいて異常を検出することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記撮像画角と所定の明るさにするための照明の光量との対応関係を記憶している記憶手段と、を有し、
    前記異常を検出した場合に、前記光学ズーム手段および前記照明制御手段は、前記対応関係に基づいて前記撮像画角および前記照明の光量を調整することを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に撮像装置。
14. 前記検出手段は、前記所定の画角を高解像度で撮像する必要がある条件を異常として検出することを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 光学レンズを駆動させて撮像画角を変更する光学ズーム手段と、
    照明を制御する照明制御手段と、を有する撮像装置の制御方法であって、
    被写体を撮像して画像を生成するステップと、
    周辺の異常を検出するステップと、
    前記検出手段により異常を検出した場合に、前記光学ズーム手段により前記撮像画角を所定の画角に変更するステップと、前記照明制御手段より前記照明の光量を前記異常を検出していないときの光量より大きくするステップと、
    を有することを特徴とする。
16. 前記被写体の所定の領域を切り出して出力する電子ズーム手段と、をさらに有し、
    前記異常を検出していないときに、前記光学ズーム手段が、異常を検出した場合の前記所定の画角より広い画角を前記撮像画角とするステップと、前記電子ズーム手段が、前記所定の画角を切り出して出力するステップと、
    を有することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置の制御方法。
17. 請求項１５又は１６に記載の各ステップをコンピュータによって実行させるためのコンピュータプログラム。
18. 請求項１７に記載のプログラムを記載したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

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