JP2023009324A

JP2023009324A - 制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラム

Info

Publication number: JP2023009324A
Application number: JP2021112473A
Authority: JP
Inventors: 順敬斎藤; Toshiyuki Saito
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2023-01-20

Abstract

【課題】プリセット巡回時において照明系の照明画角の変更回数を低減可能な制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラムを提供すること。【解決手段】制御装置は、焦点距離を変更可能な撮像系と照明画角を変更可能な照明系とを備え、撮像位置を第１撮像位置から第２撮像位置に変更可能な撮像装置を制御するための制御装置であって、撮像位置が第１撮像位置から第２撮像位置に変更される場合に、第１撮像位置に関する情報、第２撮像位置に関する情報、及び照明画角ごとの照明距離に応じた照度値に関する情報を用いて、照明画角を変更するかどうかを判定する判定部と、照明画角を設定する設定部とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラムに関する。

従来、暗所等の照度が不足している環境下で被写体を照明系で照明して撮像する撮像装置が提案されている。特許文献１には、撮像画角に応じて、照明系の照明画角を制御する監視カメラが開示されている。

特開２００５－９４０８０号公報

ネットワークカメラ又は監視カメラには、ユーザーが設定した撮像の向きや範囲に自動的に切り換えて撮像するプリセット巡回機能を有するものがある。特許文献１の監視カメラにプリセット巡回機能を搭載した場合、撮像画角や撮像向きを切り換える回数が増加するため、照明画角を変化させる回数も増加する。照明画角を変化させる回数が増加すると、照明装置の消費電力が増大したり、照明画角を変化させるための駆動機構が劣化しやすくなったりする。

本発明は、プリセット巡回時において照明系の照明画角の変更回数を低減可能な制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての制御装置は、焦点距離を変更可能な撮像系と照明画角を変更可能な照明系とを備え、撮像位置を第１撮像位置から第２撮像位置に変更可能な撮像装置を制御するための制御装置であって、撮像位置が第１撮像位置から第２撮像位置に変更される場合に、第１撮像位置に関する情報、第２撮像位置に関する情報、及び照明画角ごとの照明距離に応じた照度値に関する情報を用いて、照明画角を変更するかどうかを判定する判定部と、照明画角を設定する設定部とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての制御方法は、焦点距離を変更可能な撮像系と照明画角を変更可能な照明系とを備え、撮像位置を第１撮像位置から第２撮像位置に変更可能な撮像装置を制御するための制御方法であって、撮像位置が第１撮像位置から第２撮像位置に変更される場合に、第１撮像位置に関する情報、第２撮像位置に関する情報、及び照明画角ごとの照明距離に応じた照度値に関する情報を用いて、第１撮像位置における第１照明画角と第２撮像位置における第２照明画角を等しくするかどうかを判定するステップと、照明画角を設定するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、プリセット巡回時において照明系の照明画角の変更回数を低減可能な制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置のブロック図である。照明画角ごとの照明距離に応じた照度値を示す図である。プリセット巡回時の撮像画角と照明画角の説明図である。照明画角の決定処理を示すフローチャートである。撮像画角から最適な照明距離を決定する方法の説明図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１のブロック図である。撮像装置１は、撮像系２、照明系３、駆動部９、撮像系設定部１０、記憶部１１、照明系設定部１２、及び照明系制御部１３を有する。

撮像系２は、撮像素子４、複数のレンズ５、及び絞り６を備え、焦点距離を変更可能に構成されている。複数のレンズ５のうち、少なくとも１つのレンズは、光軸方向へ駆動可能であり、駆動することで焦点距離を変えて、撮像画角を変更させることが可能である。絞り６は、光軸に垂直な方向の開口径を変化させることが可能であり、撮像系２の撮像画像の明るさを調整することができる。

照明系３は、光源７、及び複数のレンズ８を備え、照明画角を変更可能に構成されている。光源７は、ＬＥＤ、レーザー、又はランプ等を含む。複数のレンズ８のうち、少なくとも１つのレンズは、光軸方向へ駆動可能であり、駆動することで照明画角を変更させることが可能である。撮像画角に合わせて照明画角を変更させることで、暗所等でも十分な光量で撮像することができ、良好な撮像画像を得ることができる。なお。照明系３は、本実施形態では撮像系２と一体に保持されているが、撮像系２とは別体に保持されてもよい。

駆動部９は、パン方向とチルト方向を変更するように撮像系２及び照明系３を駆動する。ここで、パン方向はＸＺ平面上の撮像系２の向きであり、チルト方向はＹＺ平面上の撮像系２の向きである。パン方向とチルト方向を変更することで、撮像する方向と照明する方向を変更することができる。

撮像系設定部１０は、ユーザーにより設定された複数の撮像位置（例えば、撮像ズーム位置、パン方向、及びチルト方向）を保持し、複数の撮像位置を自動的に切り換えて撮像することができる。このような機能は、プリセット巡回機能と呼ばれる。

記憶部１１は、光源７の最大出力時の照明系３の照明画角ごとの照明距離に応じた照度値に関する情報を記憶している。図２は、照明画角ごとの照明距離に応じた照度値を示す図である。図２に示されるように、照明画角が小さいほど、光源７から射出された光束が狭い範囲に集まるため照度が高くなる。また、照明距離が長くなるほど、光源７から射出された光束が広い範囲に広がるため照度が小さくなる。照明画角ごとの照明距離に応じた照度値は、光学シミュレーションや実験から取得することが可能であり、事前に記憶部１１に保存しておくことができる。

照明系設定部（判定部）１２は、撮像系設定部１０に設定された撮像位置に関する情報と記憶部１１に記憶された照度値に関する情報とを用いて照明系３の照明画角を変更するかどうかを判定する。照明系制御部（設定部）は、照明系設定部１２の判定結果を用いて、照明画角を設定する。なお、本実施形態では、照明系設定部１２及び照明系制御部１３は、撮像装置１内に搭載されているが、撮像装置１とは別の制御装置として構成されていてもよい。

照明系制御部１３は、伝達された照明画角で照明するように照明系３の少なくとも１つのレンズを光軸方向へ駆動する。

図３は、プリセット巡回時の撮像画角と照明画角の説明図であり、プリセット巡回機能により第１乃至第３撮像位置の順に撮像画角を切り換えて撮像する例を示している。第１乃至第３撮像位置のそれぞれの撮像画角α１，α２，α３は異なり、α２＜α１＜α３の大小関係になっている。図３（ａ）は従来例の照明画角が変更する様子を示しており、図３（ｂ）は本実施形態の照明画角が変更する様子を示している。

従来例では、撮像範囲の全体を照明するように、撮像画角が変わるたびに照明画角が変更される。図３（ａ）に示されるように、第１撮像位置では、点線で示される撮像画角α１と破線で示される照明画角β１が同等になるように照明が行われる。第２撮像位置では、点線で示される撮像画角α２と破線で示される照明画角β２が同等になるように、第１撮像位置から照明画角が変更される。第３撮像位置では、点線で示される撮像画角α３と破線で示される照明画角β３が同等になるように、第２撮像位置から照明画角が変更される。従来例では、第１撮像位置から第３撮像位置までの間で照明系３のレンズを２回駆動する。

本実施形態では、照明系設定部１２は、撮像位置ごとに照明画角を変更しなくても照明画角と照度が足りるかどうかを判定し、プリセット巡回時の照明系３の照明画角を変更する回数を最適化する。図３（ｂ）に示されるように、第１撮像位置では、撮像範囲の全体を照明するように、点線で示される撮像画角α１と破線で示される照明画角β１が同等になるように照明が行われる。第２撮像位置では、照明系設定部１２は、照明画角β１のままで第２撮像位置の撮像範囲の全体を照明でき、照度も足りていると判定する。そのため、第２撮像位置では、第１撮像位置の照明画角β１で照明が行われるように照明画角β２が設定される。第３撮像位置では、照明系設定部１２は、照明画角β１が撮像画角α３以下であるため、照明画角β１のままでは第３撮像位置の撮像範囲の全体を照明できないと判定する。そのため、第３撮像位置では、点線で示される撮像画角α３と破線で示される照明画角β３が同等になるように、照明画角β３が設定される。本実施形態では、第１撮像位置から第３撮像位置までの間で照明系３のレンズを１回だけ駆動する。したがって、本実施形態では、従来例に比べてレンズの駆動回数を低減することができるため、消費電力の低減や照明系の駆動機構の耐久性の向上を達成することができる。

以下、図４を参照して、照明系設定部１２によるプリセット巡回時の照明系３の照明画角を変更する回数を最適化するフローについて説明する。図４は、照明画角の決定処理を示すフローチャートである。本実施形態では、プリセット巡回機能により第１乃至第３撮像位置の順に撮像画角を切り換えて撮像する例について説明する。

フロー開始の前提として、記憶部１１は、光源７の最大出力時の照明系３の照明画角ごとの照明距離に応じた照度値に関する情報を記憶しているものとする。また、撮像系設定部１０は、プリセット巡回時の複数の撮像位置（第１乃至第３撮像位置）を保持しているものとする。プリセット巡回時の複数の撮像位置はそれぞれ、図４（ｂ）に示されるように撮像方向（パン方向とチルト方向）、及び撮像系２の撮像ズーム位置を含むものとする。撮像ズーム位置が設定されると撮像系２の焦点距離が決まるので、撮像素子４のサイズから撮像画角が決定される。すなわち、撮像位置には、焦点距離及び撮像画角が含まれるものとする。図４（ｂ）の各撮像位置の撮像ズーム位置には、撮像画角が記載されている。なお、撮像位置は、本実施形態では３つであるが、２つでも４つ以上でもよい。

Ｓｔｅｐ１では、照明系設定部１２は、撮像位置ごとに照明距離を決定する。照明距離は、予めユーザーにより設定されてもよいが、撮像ズーム位置、すなわち撮像画角から照明系設定部１２により決定されてもよい。図５は、撮像画角から最適な照明距離を決定する方法の説明図である。撮像画像に映った人物の顔を認識するためには、一般的に１つの顔あたり２０ピクセルが必要とされている。図５（ａ）に示されるように、撮像画角が変わっても２０ピクセル／顔を確保するためには、撮像画角が広い（ＷＩＤＥ）ほど、人物と撮像装置１との距離（被写体距離）は短くなり、撮像画角が狭い（ＴＥＬＥ）ほど、被写体距離は長くなる。したがって、撮像画像に映った人物を照明するための最適な照明距離は、撮像画角が広いほど短くなり、撮像画角が狭いほど長くなる。図５（ｂ）は、撮像画角と最適な照明距離との関係を示している。照明系設定部１２は、図５（ｂ）の関係を用いて、撮像ズーム位置、すなわち撮像画角から、最適な照明距離Ｄ１～Ｄ３を決定することができる。

Ｓｔｅｐ２では、照明系設定部１２は、撮像位置ごとに照明系３の照明照度を決定する。照明照度は、予めユーザーにより設定されてもよいが、撮像ズーム位置から照明系設定部１２により決定されてもよい。照明照度は、撮像装置１の低照度性能や撮像素子４のセンサ感度から決定される。また、絞り６の開口径が小さいほど撮像系２の光量が小さくなり、絞り６の開口径が大きいほど撮像系２の光量が大きくなる。そのため、絞り６の開口径が小さいほど、照明照度を高くする必要がある。絞り６の最大開口径は撮像系２の焦点距離ごとに決まっているため、撮像系２の焦点距離ごとに照明照度を決定することができる。図５（ｃ）は、撮像系２の焦点距離と照明照度との関係を示している。撮像系２の焦点距離が長くなるほど、絞り６の最大開口径は小さくなるため、照明照度を大きくする必要がある。照明系設定部１２は、撮像系２の焦点距離と照明照度との関係を用いて、撮像位置ごとに照明照度Ａ１～Ａ３を決定することができる。

Ｓｔｅｐ１とＳｔｅｐ２の処理により、照明系設定部１２は、図４（ｃ）に示されるように、第１乃至第３撮像位置ごとに、照明距離Ｄ１～Ｄ３と照明照度Ａ１～Ａ３を決定する。すなわち、照明系設定部１２は、照明距離Ｄ１～Ｄ３と照明照度Ａ１～Ａ３を取得する取得部として機能する。

Ｓｔｅｐ３では、照明系設定部１２は、撮像画角α１が撮像画角α２より大きいかどうかを判定する。撮像画角α１が撮像画角α２より大きいと判定された場合、すなわち照明画角β２をα１に設定しても、撮像画角α２の全体を照明することができる場合、Ｓｔｅｐ４に進む。撮像画角α１が撮像画角α２より小さいと判定された場合、すなわち、第２撮像位置の照明画角β２をα１に設定すると、撮像画角α２の全体を照明することができない場合、Ｓｔｅｐ１５に進む。なお、撮像画角α１が撮像画角α２と等しい場合、どちらのＳｔｅｐに進むかは任意に設定可能である。

Ｓｔｅｐ４では、照明系設定部１２は、照明照度Ａ２が記憶部１１から取得した照明画角α１で照明距離Ｄ２を照明した場合の照度値Ｂ_１，２より小さいかどうかを判定する。照明照度Ａ２が照度値Ｂ_１，２より小さいと判定された場合、すなわち照明画角α１で照明距離Ｄ２を照明しても照度が足りる場合、Ｓｔｅｐ５に進む。照明照度Ａ２が照度値Ｂ_１，２より大きいと判定された場合、すなわち照明画角α１で照明距離Ｄ２を照明すると照度が足りない場合、Ｓｔｅｐ１０に進む。なお、照明照度Ａ２が照度値Ｂ_１，２と等しい場合、どちらのＳｔｅｐに進むかは任意に設定可能である。

Ｓｔｅｐ５では、照明系設定部１２は、照明画角β１，β２をともにα１に設定する。

Ｓｔｅｐ６では、照明系設定部１２は、撮像画角α１が撮像画角α３より大きいかどうかを判定する。撮像画角α１が撮像画角α３より大きいと判定された場合、すなわち照明画角β３をα１に設定しても、撮像画角α３の全体を照明することができる場合、Ｓｔｅｐ７に進む。撮像画角α１が撮像画角α３より小さいと判定された場合、すなわち照明画角β３をα１に設定すると、撮像画角α３の全体を照明することができない場合、Ｓｔｅｐ９に進む。なお、撮像画角α１が撮像画角α３と等しい場合、どちらのＳｔｅｐに進むかは任意に設定可能である。

Ｓｔｅｐ７では、照明系設定部１２は、照明照度Ａ３が記憶部１１から取得した照明画角α１で照明距離Ｄ３を照明した場合の照度値Ｂ_１，３より小さいかどうかを判定する。照明照度Ａ３が照度値Ｂ_１，３より小さいと判定された場合、すなわち照明画角α１で照明距離Ｄ２を照明しても照度が足りる場合、Ｓｔｅｐ８に進む。照明照度Ａ３が照度値Ｂ_１，３より大きいと判定された場合、すなわち照明画角α１で照明距離Ｄ３を照明すると照度が足りない場合、Ｓｔｅｐ９に進む。なお、照明照度Ａ３が照度値Ｂ_１，２と等しい場合、どちらのＳｔｅｐに進むかは任意に設定可能である。

Ｓｔｅｐ８では、照明系設定部１２は、照明画角β３をα１に設定する。

Ｓｔｅｐ９では、照明系設定部１２は、照明画角β３をα３に設定する。

Ｓｔｅｐ１０では、照明系設定部１２は、照明画角β１，β２をそれぞれα１，α２に設定する。

Ｓｔｅｐ１１では、照明系設定部１２は、撮像画角α２が撮像画角α３より大きいかどうかを判定する。撮像画角α２が撮像画角α３より大きいと判定された場合、すなわち照明画角β３をα２に設定しても、撮像画角α３の全体を照明することができる場合、Ｓｔｅｐ１２に進む。撮像画角α２が撮像画角α３より小さいと判定された場合、すなわち照明画角β３をα２に設定すると、撮像画角α３の全体を照明することができない場合、Ｓｔｅｐ１４に進む。なお、撮像画角α２が撮像画角α３と等しい場合、どちらのＳｔｅｐに進むかは任意に設定可能である。

Ｓｔｅｐ１２では、照明系設定部１２は、照明照度Ａ３が記憶部１１から取得した照明画角α２で照明距離Ｄ３を照明した場合の照度値Ｂ_２，３より小さいかどうかを判定する。照明照度Ａ３が照度値Ｂ_２，３より小さいと判定された場合、すなわち照明画角α２で照明距離Ｄ３を照明しても照度が足りる場合、Ｓｔｅｐ１３に進む。照明照度Ａ３が照度値Ｂ_２，３より大きいと判定された場合、すなわち照明画角α２で照明距離Ｄ３を照明すると照度が足りない場合、Ｓｔｅｐ１４に進む。なお、照明照度Ａ３が照度値Ｂ_２，３と等しい場合、どちらのＳｔｅｐに進むかは任意に設定可能である。

Ｓｔｅｐ１３では、照明系設定部１２は、照明画角β３をα２に設定する。

Ｓｔｅｐ１４では、照明系設定部１２は、照明画角β３をα３に設定する。

Ｓｔｅｐ１５では、照明系設定部１２は、照明画角β２をα２に設定する。

Ｓｔｅｐ１６では、照明系設定部１２は、照明照度Ａ１が記憶部１１から取得した照明画角α２で照明距離Ｄ１を照明した場合の照度値Ｂ_２，１より小さいかどうかを判定する。照明照度Ａ１が照度値Ｂ_２，１より小さいと判定された場合、すなわち照明画角α２で照明距離Ｄ１を照明しても照度が足りる場合、Ｓｔｅｐ１７に進む。照明照度Ａ１が照度値Ｂ_２，１より大きいと判定された場合、すなわち照明画角α２で照明距離Ｄ１を照明すると照度が足りない場合、Ｓｔｅｐ２２に進む。なお、照明照度Ａ１が照度値Ｂ_２，１と等しい場合、どちらのＳｔｅｐに進むかは任意に設定可能である。

Ｓｔｅｐ１７では、照明系設定部１２は、照明画角β１をα２に設定する。

Ｓｔｅｐ１８，１９，２０，２１の処理はそれぞれ、Ｓｔｅｐ１１，１２，１３，１４の処理と同様であるため、説明を省略する。

Ｓｔｅｐ２２では、照明系設定部１２は、照明画角β１をα１に設定する。

Ｓｔｅｐ２３，２４，２５，２６の処理はそれぞれ、Ｓｔｅｐ１１，１２，１３，１４の処理と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本実施形態では、照明系設定部１２は、撮像系設定部１０に設定された撮像位置を用いて、撮像位置ごとに照明照度Ａと照明距離Ｄとを決定する。また、照明系設定部１２は、照明画角と照度が足りるかどうかを判定し、撮像位置ごとに照明画角βを決定する。このフローによって、プリセット巡回時の照明画角を変更する回数を最適化することができる。

また、本実施形態では、プリセット巡回時の照明画角を変更する回数を最適化する場合、光源７の最大出力時の照明画角ごとの照明距離に応じた照度値Ｂと、撮像位置ごとに必要な照明照度Ａとを比較している。そのため、実撮像時の時刻や他の照明等の条件によっては、照明系３の照明照度が高過ぎる場合がある。その場合、実際に撮像された画像の輝度値に基づいて、光源７の出力を調整することで、最適な適輝の画像を撮像することができる。
［その他の実施例］
本発明は、上述の実施例の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。

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。

１撮像装置
２撮像系
３照明系
１２照明系設定部（判定部）
１３照明系制御部（設定部）

Claims

焦点距離を変更可能な撮像系と照明画角を変更可能な照明系とを備え、撮像位置を第１撮像位置から第２撮像位置に変更可能な撮像装置を制御するための制御装置であって、
前記撮像位置が前記第１撮像位置から前記第２撮像位置に変更される場合に、前記第１撮像位置に関する情報、前記第２撮像位置に関する情報、及び前記照明画角ごとの照明距離に応じた照度値に関する情報を用いて、前記照明画角を変更するかどうかを判定する判定部と、
前記照明画角を設定する設定部とを有することを特徴とする制御装置。
前記設定部は、前記第１撮像位置における第１照明画角と前記第２撮像位置における第２照明画角のいずれかで前記第１撮像位置における前記撮像系の第１撮像画角の全体と前記第２撮像位置における前記撮像系の第２撮像画角の全体を照明できる場合、前記第１照明画角と前記第２照明画角とが等しくなるように設定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記判定部が前記照明画角を変更するかどうかを決定する前に、前記第１撮像位置における前記撮像系の第１撮像画角に基づく第１照明距離、前記第１撮像位置における前記撮像系の第１焦点距離に基づく第１照明照度、前記第２撮像位置における前記撮像系の第２撮像画角に基づく第２照明距離、及び前記第２撮像位置における前記撮像系の第２焦点距離に基づく第２照明照度を取得する取得部を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
前記設定部は、前記第１撮像画角が前記第２撮像画角より小さく、かつ前記第２撮像画角と等しい照明画角で前記第１照明距離に応じた第１照度値が前記第１照明照度より大きい場合、前記第１撮像位置における第１照明画角と前記第２撮像位置における第２照明画角とが前記第２撮像画角と等しくなるように設定することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
前記設定部は、前記第１撮像画角が前記第２撮像画角より小さく、かつ前記第２撮像画角と等しい照明画角で前記第１照明距離に応じた第１照度値が前記第１照明照度より小さい場合、前記第１撮像位置における第１照明画角と前記第２撮像位置における第２照明画角とがそれぞれ前記第１撮像画角と前記第２撮像画角と等しくなるように設定することを特徴とする請求項３又は４に記載の制御装置。
前記設定部は、前記第１撮像画角が前記第２撮像画角より大きく、かつ前記第１撮像画角と等しい照明画角で前記第２照明距離に応じた第２照度値が前記第１照明照度より大きい場合、前記第１撮像位置における第１照明画角と前記第２撮像位置における第２照明画角とが前記第１撮像画角と等しくなるように設定することを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載の制御装置。
前記設定部は、前記第１撮像画角が前記第２撮像画角より大きく、かつ前記第１撮像画角と等しい照明画角で前記第２照明距離に応じた第２照度値が前記第１照明照度より小さい場合、前記第１撮像位置における第１照明画角と前記第２撮像位置における第２照明画角とがそれぞれ前記第１撮像画角と前記第２撮像画角と等しくなるように設定することを特徴とする請求項３乃至６の何れか一項に記載の制御装置。
焦点距離を変更可能な撮像系と、
照明画角を変更可能な照明系と、
請求項１乃至７の何れか一項に記載の制御装置とを有することを特徴とする撮像装置。
焦点距離を変更可能な撮像系と照明画角を変更可能な照明系とを備え、撮像位置を第１撮像位置から第２撮像位置に変更可能な撮像装置を制御するための制御方法であって、
前記撮像位置が前記第１撮像位置から前記第２撮像位置に変更される場合に、前記第１撮像位置に関する情報、前記第２撮像位置に関する情報、及び前記照明画角ごとの照明距離に応じた照度値に関する情報を用いて、前記第１撮像位置における第１照明画角と前記第２撮像位置における第２照明画角を等しくするかどうかを判定するステップと、
前記照明画角を設定するステップとを有することを特徴とする制御方法。
請求項９に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。