JP4376027B2 - カメラ装置 - Google Patents

Description

この発明は、監視カメラ装置などに利用されるカメラ装置に関する。

絞り制御機能付きレンズが装着されるビデオカメラにおいては、適正露出を得るために、映像信号レベルの平均値が一定になるようにレンズの絞りを変えるフィードバック制御が行われる。また、絞り制御装置とは別に、適正露出を得るために映像信号レベルの平均値が一定になるように電子シャッタの速度を変えるフィードバック制御を行うこともある。

また、あるエリアの適正露出を得るために、そのエリアの映像信号レベルの平均値が一定になるようにレンズの絞りを変化させるフィードバック制御を行っている（特許文献１参照）。例えば、逆光状態を認識し逆光により黒く沈み込んだ部分で適正露出が得られるようにする露出制御（逆光補正）、或いは逆に過順光状態を認識し、過順光により白浮きした部分で適正露出が得られるようにする露出制御（過順光補正）、或いは予め指定した部分で適正な露出が得られるようにする露出制御が有る。監視カメラの場合、特に映したい部分が画面の中央部分にくるように設置することが多く、画面の中央で適正な露出が得られるように制御を行う中央重点測光が多用されている。
特開２０００−４１１７８号公報

しかしながら、撮像素子にレンズを介して光が入射すると、口径食やコサインの４乗則等で知られているレンズの特性により撮像素子に入射する光の量が中心に対して周辺部分で少なくなり、映像信号でも中心が明るく、周辺が暗い画面になる。この現象はレンズの絞りと相関があり、絞りが開放側に近いほど、この現象が顕著になる。

このため、一般には、周辺部分と中心部分の光量の差異が少なくなるようにレンズの構成により対策しているが、コストダウンなどを目的として部品を簡略化したレンズでは、この現象を十分に解消することはできない。

更に述べると、映像信号レベルが一定になるようにフィードバックすることで露出の制御を行っているカメラにおいて、上記のような安価なレンズを使用した場合、周辺の光量が落ちた部分も含めて映像信号レベルが一定になるように制御するため、絞りが開放側のときに中心部分の映像信号が高くなり、情報として最も必要である画面中央で白浮きを起こすなど適正な露出が得られないことになる。特に、監視用カメラ等では最も情報を得たい被写体を画面中央に位置させるようにカメラを設置するため、画面中央部分での情報欠落は問題となる。

この発明は、上記の事情に鑑み、安価なレンズ（中央と周辺との光量の一致度が低いレンズ）を用いても白浮き等の不具合の発生を防止できるカメラ装置を提供することを目的とする。

この発明のカメラ装置は、上記の課題を解決するために、撮像信号レベルの全体平均値が一定になるようにレンズの絞りを変える平均レベル制御及び画面の中央において適正な露出が得られるようにレンズの絞りを変える中央重点測光制御の両方が行える自動絞り機構と、装着されたレンズの特性による撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する閾値情報が記憶された記憶手段と、現在の絞り状態における撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する現在情報と前記閾値情報とを比較し、前記閾値情報に対応する光量一致度よりも低い一致度を示す現在情報が得られた場合に、前記自動絞り機構に中央重点測光制御を行わせる制御手段と、を備えたことを特徴とする。

上記の構成であれば、現在の絞り状態における撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する現在情報と前記閾値情報とを比較し、前記閾値情報に対応する光量一致度よりも低い一致度を示す現在情報が得られた場合に、前記自動絞り機構に中央重点測光制御を行わせるので、安価なレンズ（中央と周辺との光量の一致度が低いレンズ）を用いても白浮き等の不具合の発生を防止できる。

前記閾値情報及び現在情報は絞り値情報であり、前記制御手段は自動絞り機構における現在の絞り値情報を常時把握するように構成されていてもよい。レンズの絞り特性を検査する動作モードの開始を指示するボタンを備え、前記ボタンが操作されたときに、絞りを徐々に変化させると共に前記閾値情報に対応する光量一致度が得られたときの絞り値を閾値情報として記憶手段に記憶するように構成されていてもよい。

前記閾値情報及び現在情報は撮像素子上の中央と周辺の光量の比率情報であり、前記制御手段は現在の撮像素子上の中央と周辺の光量の比率情報を常時算出するように構成されていてもよい。

これらの構成において、前記制御手段は、自動絞り機構に中央重点測光制御を行わせるようにした後、前記閾値情報が示す光量差よりも小さな光量差を示す別の閾値情報を設定し、この別の閾値情報に対応する光量差よりも小さな光量差を示す現在情報が得られた場合に、前記自動絞り機構に平均レベル制御を行わせるように構成されていてもよい。

また、この発明のカメラ装置は、撮像信号レベルの全体平均値が一定になるように絞りを電子的に変える平均レベル制御及び画面の中央において適正な露出が得られるように絞りを電子的に変える中央重点測光制御の両方が行える電子絞り装置と、装着されたレンズの特性による撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する閾値情報が記憶された記憶手段と、装着されたレンズによる撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する装着時情報と前記閾値情報とを比較し、前記閾値情報に対応する光量一致度よりも低い一致度を示す装着時情報が得られた場合に、前記電子絞り装置に中央重点測光制御を行わせる制御手段と、を備えたことを特徴とする。

上記の構成であれば、装着されたレンズによる撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する装着時情報と前記閾値情報とを比較し、前記閾値情報に対応する光量一致度よりも低い一致度を示す装着時情報が得られた場合に、前記電子絞り装置に中央重点測光制御を行わせるので、安価なレンズ（中央と周辺との光量の一致度が低いレンズ）を用いても白浮き等の不具合の発生を防止できる。

この発明によれば、安価なレンズ（中央と周辺との光量の一致度が低いレンズ）を用いても適切に中央重点測光による絞り制御が行われることになり、白浮き等の不具合の発生を防止できるという効果を奏する。

以下、この発明の実施形態における監視カメラ装置を図１乃至図４に基づいて説明する。

図１はカメラ本体部１と記録再生機器（ビデオテープレコーダやモニタ等）２から成る監視カメラシステムを示した説明図である。カメラ本体部１におけるレンズ機構１１は、レンズ群１１ａ、絞り調節（入射光量調節）を行なう絞り部１１ｂを備える。

撮像素子駆動回路１８は撮像素子（例えば、ＣＣＤ）１２を駆動する。撮像素子１２は、前記レンズ機構１１を経た被写体の映像光を受け、電気信号に変換して出力する。信号処理回路１４は、撮像素子１２から出力されてＡＧＣ（オートゲインコントローラ）アンプ１３にて利得調整された信号に対して各種の信号処理を実行し、例えばＮＴＳＣのビデオ信号に変換して出力する。この出力されたビデオ信号は、記録再生機器２のレコーダに記録されると共にモニタによって映像表示される。

絞り制御回路１５は撮像素子１２が出力する信号を入力しており、撮像素子１２の映像信号レベルが所定レベルになるように前記絞り部１１ｂにフィードバックをかける。例えば、絞り制御回路１５には、Ａ／Ｄ変換された映像信号を取り込んで縦横それぞれ６４個のブロックに分割した画像ブロックの平均信号値を算出する画像データ検出部が設けられる。絞り制御回路１５は、前記画像ブロックの平均信号値に基づいて絞り値信号を生成し、この絞り値信号に基づく駆動信号を絞り部１１ｂのアクチュエータに供給する。ここで、絞り制御回路１５は、映像信号レベルの全体平均値が一定となるようにレンズの絞りを調節する制御（以下、平均レベル制御という）と、画面の中央において適正な露出が得られるようにレンズの絞りを調節する制御（以下、中央重点測光制御という）のいずれかを所定条件の下で切り替える。マイクロコンピュータ１６は、この切替のための制御信号を絞り制御回路１５に与える。

図示しない操作部には、例えば、レンズ検査モードボタンが設けられている。ユーザ或いは組立作業者は、カメラ本体部１にレンズ機構１１を装着したとき（レンズ交換時、組立時）、上記のレンズ検査モードボタンを押すと共に明度が均一であるホワイトボードをレンズ前に置いて撮像させる。前記ボタンが操作されると、マイクロコンピュータ１６は、絞り制御回路１５に対して絞りを最閉から最開へと徐々に変化させるための絞り値制御信号を与えると共に、画面中央の水平ライン上の画像ブロックのうち中央部の画像ブロックの平均信号値及び周辺部の画像ブロックの平均信号値を絞り制御回路１５から取得し、両ブロックの輝度値を判断する。

絞りの変化と撮像素子１２上の中央と周辺との間での輝度値の変化の様子を図２及び図３に示す。撮像素子１２にレンズ１１ａを介して光を入力すると、上記図２及び図３から分かるように、撮像素子１２に入力される光の量は中心に対して周辺部分の方が少なくなる。そして、この現象は絞りが開放側に近いほど顕著になる。

レンズ絞り値がｆａのときの周辺部分の輝度値をＹｆａとし、中央部分の輝度値をＹｃとする。このときの輝度の中央周辺一致度（Ｓ）は、中央部分の輝度に対する周辺部分の輝度との割合で示され、レンズ絞り値Ｆａがｆａであるときの中央周辺一致度（Ｓｆａ）は、Ｓｆａ＝Ｙｆａ／Ｙｃで示される。すなわち、マイクロコンピュータ１６は、画面中央の水平ライン上の画像ブロックのうち中央部の画像ブロックの平均信号値に基づく輝度値と周辺部の画像ブロックの平均信号値に基づく輝度値との比を算出することでＳｆａを求める。

中央周辺一致度（Ｓ）はレンズ特性により低下するが、このような低下した領域での測光を行っても正確な露出ができないであろうと判断する閾値Ｓｔｈを予め設定しておく。この閾値Ｓｔｈは、記憶素子（例えば、不揮発性メモリを用いる）１７に記憶させておけばよい。レンズ絞り値Ｆａが最閉から最開へと変化されていくなかで、中央周辺一致度（Ｓｆａ）は変化し、どこかの時点で閾値Ｓｔｈを下回ることになる。マイクロコンピュータ１６は、この下回った時点のレンズ絞り値を絞り閾値ｆｔｈとし、これを記憶素子１７に記憶させる。なお、ｆｔｈのときの中央周辺一致度Ｓｆｔｈと輝度値Ｙｆｔｈの関係は、Ｓｆｔｈ＝Ｙｆｔｈ／Ｙｃで示される。

上記処理のフローチャートを図４に示す。初期設定としてｘ＝０を設定し（ステップＳ１）、絞り値をｆ（ｘ）とし（ステップＳ２）、中央周辺一致度（Ｓｆａ）を算出する（ステップＳ３）。そして、Ｓｆａ＜Ｓｔｈかどうかを判断し（ステップＳ４）、ＮＯであればｘをインクリメントし（ステップＳ５）、ステップＳ２に戻る。一方、ＹＥＳであれば、ｆｔｈ＝ｆ（ｘ）とし（ステップＳ６）、ｆｔｈを記憶する（ステップＳ７）。

なお、ビデオカメラの場合、ＶＣＲなどの記録機器やモニタなどの再生機器に供給される電気信号（映像信号）においてはγ（ガンマ）補正によって輝度と光量の関係が一次関数的にならないので、映像信号を用いてレンズの中央周辺一致度の特性データを得るときは、γ補正しない映像信号を用いる。また、ＡＧＣをＯＦＦしておくのがよい。

通常撮像時、マイクロコンピュータ１６及び絞り制御回路１５によって絞り制御が行われる。絞り制御回路１５は、前述のごとく、前記画像ブロックの平均信号値に基づいて絞り値ｆ（この絞り値は開であるほど大きな値とする）を生成し、この絞り値ｆに基づく駆動信号を絞り部１１ｂのアクチュエータに供給する。その一方、マイクロコンピュータ１６は、現在絞り値ｆが絞り閾値ｆｔｈを上回ったかどうかを監視している。マイクロコンピュータ１６は、上回ったと判断したときには、絞り制御回路１５に対して中央重点測光制御を行うよう指令し、それ以外のときには絞り制御回路１５に対して平均レベル制御を行うよう指令する。

仮に、撮像開始時における被写体が明るかったために、絞り制御として平均レベル制御が行われているとする。そして、その後に被写体が暗くなり、現在絞り値ｆが絞り閾値ｆｔｈを上回ると、中央重点測光制御に切り替わることになる。中央重点測光制御に切り替わると、画面中央部での露出の最適化を図るべく絞りが閉じられるため、画面中央部での白浮きが防止される。なお、中央重点測光制御に切り替わって絞りが閉じられて現在絞り値ｆが絞り閾値ｆｔｈを下回ると再び平均レベル制御に切り替わってしまい、両制御の切替が繰り返されるおそれがある。そこで、中央重点測光制御に映った以降は、閾値ｆｔｈよりも幾分低い別の閾値ｆｔｈ′（ｆｔｈ′＝ｆｔｈ−Δｆ）を設定することとし、この閾値ｆｔｈ′よりも現在絞り値ｆが下がった場合に平均レベル制御への切替を行うこととするのがよい。

通常の撮像時動作においても、マイクロコンピュータ１６が中央周辺一致度（Ｓ）を逐次算出する処理を行うこととし、この逐次算出した中央周辺一致度（Ｓ）と閾値Ｓｔｈとを逐次比較して、絞り制御を切り替えることとしてもよい。すなわち、現在絞り値ｆと絞り閾値ｆｔｈとの比較をおこなうのではなく、逐次算出する中央周辺一致度（Ｓ）と閾値Ｓｔｈとを逐次比較する。これによれば、前述したレンズ検査モードは不要となる。

ところで、取り付けられたレンズが固定絞り或いは手動絞りである場合、電子アイリスにて露出制御を行う場合があり、手動絞りレンズでは絞りは開放側で行うことが多い。このようなレンズでは、中央周辺一致度（Ｓ）は、閾値Ｓｔｈを超えているか或いはそれ以外かのいずれかとなる。すなわち、中央重点測光制御か平均レベル制御のいずれかが選択されることになる。勿論、カメラ本体が同じでレンズ交換後に、それまでは中央重点測光制御であったのが、平均レベル制御に変わったり、或いはその逆のことが生じるものである。なお、電子アイリスとは、電子シャッタ（光電荷の蓄積時間を短くして露光時間を短くする機能）を利用して光量制御を行うものである。

この発明の実施形態の監視カメラ装置を示した説明図である。 絞り値と輝度の中央周辺一致度との関係等を示した説明図である。 絞り値に対する中央輝度と周辺輝度の関係を示した説明図である。 閾値となる絞り値を求めるためのフローチャートである。

符号の説明

１ カメラ本体
１１ レンズ機構
１２ 撮像素子
１５ 絞り制御回路
１６ マイクロコンピュータ（マイコン）
１７ 記憶素子

Claims (6)

1. 撮像信号レベルの全体平均値が一定になるようにレンズの絞りを変える平均レベル制御及び画面の中央において適正な露出が得られるようにレンズの絞りを変える中央重点測光制御の両方が行える自動絞り機構と、装着されたレンズの特性による撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する閾値情報が記憶された記憶手段と、現在の絞り状態における撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する現在情報と前記閾値情報とを比較し、前記閾値情報に対応する光量一致度よりも低い一致度を示す現在情報が得られた場合に、前記自動絞り機構に中央重点測光制御を行わせる制御手段と、を備えたことを特徴とするカメラ装置。
2. 請求項１に記載のカメラ装置において、前記閾値情報及び現在情報は絞り値情報であり、前記制御手段は自動絞り機構における現在の絞り値情報を常時把握するように構成されたことを特徴とするカメラ装置。
3. 請求項２に記載のカメラ装置において、レンズの絞り特性を検査する動作モードの開始を指示するボタンを備え、前記ボタンが操作されたときに、絞りを徐々に変化させると共に前記閾値情報に対応する光量一致度が得られたときの絞り値を閾値情報として記憶手段に記憶することを特徴とするカメラ装置。
4. 請求項１に記載のカメラ装置において、前記閾値情報及び現在情報は撮像素子上の中央と周辺の光量の比率情報であり、前記制御手段は現在の撮像素子上の中央と周辺の光量の比率情報を常時算出するように構成されたことを特徴とするカメラ装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカメラ装置において、前記制御手段は、自動絞り機構に中央重点測光制御を行わせるようにした後、前記閾値情報が示す光量差よりも小さな光量差を示す別の閾値情報を設定し、この別の閾値情報に対応する光量差よりも小さな光量差を示す現在情報が得られた場合に、前記自動絞り機構に平均レベル制御を行わせるように構成されたことを特徴とするカメラ装置。
6. 撮像信号レベルの全体平均値が一定になるように絞りを電子的に変える平均レベル制御及び画面の中央において適正な露出が得られるように絞りを電子的に変える中央重点測光制御の両方が行える電子絞り装置と、装着されたレンズの特性による撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する閾値情報が記憶された記憶手段と、装着されたレンズによる撮像素子上の中央と周辺の光量一致度に関連する装着時情報と前記閾値情報とを比較し、前記閾値情報に対応する光量一致度よりも低い一致度を示す装着時情報が得られた場合に、前記電子絞り装置に中央重点測光制御を行わせる制御手段と、を備えたことを特徴とするカメラ装置。

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