(57)【要約】【課題】画像センサが撮像した撮像データを演算して明るさを検知する明るさ検知システムにおいて、演算時間を短縮する。【解決手段】明るさ検知システム１は、画像センサ１１と、画像センサ１１が撮像した撮像データ１２を演算して撮像対象の明るさを得る演算部１３とを備える。演算部１３は、撮像データを構成するピクセル１４のうち、明るさを検知する範囲として予め指定された範囲１５内の全ピクセルの中から、選択された任意のピクセル１４についてのみ演算を行う。これにより、演算量が軽減されて演算時間が短縮される。【選択図】図１
2010091869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像センサと、前記画像センサが撮像した撮像データを演算して撮像対象の明るさを得る演算部と、を備えた明るさ検知システムであって、
前記演算部は、撮像データを構成するピクセルのうち、明るさを検知する範囲として予め指定された範囲内の全ピクセルの中から、選択された任意のピクセルについてのみ演算を行うことを特徴とする明るさ検知システム。
【請求項２】
前記の選択された任意のピクセルは、その辺を介して互いに隣接しないように選択されることを特徴とする請求項１に記載の明るさ検知システム。
【請求項３】
前記の選択された任意のピクセルは、その各ピクセルの明るさデータが予め定められた一定値以上のものであることを特徴とする請求項１に記載の明るさ検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像センサが撮像した撮像データから明るさを検知する明るさ検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＣＣＤ(Charge Coupled Device)から成る画像センサを用いて明るさを検知する照明制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。図５は、このような画像センサによって撮像された撮像データの例を示す。画像センサによって撮像された撮像データは、多数のピクセルから構成され、各ピクセル毎に明るさデータを有している。撮像データのうち明るさ検知範囲として指定した範囲について、その範囲の全ピクセルの明るさデータの平均値を算出することによって明るさが検知される。照明制御装置は、検知された明るさに基づいて照明器具をフィードバック制御する。
【０００３】
全ピクセルの明るさデータの平均値は、従来は算術平均が一般的であり、全ピクセルの明るさデータを加算して、全ピクセル数で割る演算によって算出される。このため、ピクセル数が増えるほど演算量は多くなる。また、本願出願人の研究によれば、人の感覚に近い、空間の明るさ感に合った指標を幾何平均を用いて得られることが見出されている。そのため、照明器具によっては、明るさデータの平均値に前述の算術平均ではなく、幾何平均が用いられる。しかし、幾何平均は、全ピクセル数をｎとすると、全ピクセルの明るさデータを乗算して、ｎ乗根を求める演算によって算出されるので、算術平均と比べて演算量が膨大になる。また、画像センサ用いる照明器具では、明るさデータの平均値を組込み用マイコン（Micro Controller）によって演算することが望まれる。組込み用マイコンは、小型であるという利点があるが、大型のコンピュータと比べて演算速度が遅い。そのため、例えば、汎用の組込み用１６ｂｉｔマイコンで、１００万ピクセルから成る画像センサの全ピクセルの明るさデータから幾何平均を演算した場合、演算時間に１時間以上要することもある。
【０００４】
このため、画像センサが撮像した撮像データを演算して明るさを検知する従来の明るさ検知システムは、演算量が膨大であるため、例えば、照明器具組込の明るさ検知システムを構成しようとしても、演算時間が長くなり、照明器具のリアルタイムのフィードバック制御に用いることが難しい。
【特許文献１】特表２００４−５０１４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するものであり、画像センサが撮像した撮像データを演算して明るさを検知する明るさ検知システムにおいて、演算時間を短縮し、リアルタイムでのフィードバック制御を可能とする照明器具組込みの明るさ検知システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、画像センサと、前記画像センサが撮像した撮像データを演算して撮像対象の明るさを得る演算部と、を備えた明るさ検知システムであって、前記演算部は、撮像データを構成するピクセルのうち、明るさを検知する範囲として予め指定された範囲内の全ピクセルの中から、選択された任意のピクセルについてのみ演算を行うものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の明るさ検知システムにおいて、前記の選択された任意のピクセルは、その辺を介して互いに隣接しないように選択されるものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の明るさ検知システムにおいて、前記の選択された任意のピクセルは、その各ピクセルの明るさデータが予め定められた一定値以上のものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、選択された任意のピクセルについてのみ演算を行うので、演算量が軽減されて演算時間が短縮される。従って、リアルタイムでのフィードバック制御を可能とする照明器具組込みの明るさ検知システムを提供することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、略同じ明るさである隣接ピクセルについて演算することがないので、演算量の増加を抑えつつ広い範囲の撮像データを演算することができ、演算量の軽減と演算精度の維持を両立させることができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、明るさデータが予め定められた一定値以上のピクセルについてのみ演算を行うので、外光の影響がある範囲のピクセルについては演算を行い、それ以外の範囲のピクセルについては演算を行わず、演算量の軽減と外光補正に必要な演算精度の維持を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る明るさ検知システムを図１（ａ）（ｂ）及び図２を参照して説明する。図１（ａ）は本実施形態の明るさ検知システム１のブロック構成を示す。明るさ検知システム１は、画像センサ１１と、画像センサ１１が撮像した撮像データ１２を演算して撮像対象の明るさを得る演算部１３とを備える。
【００１３】
画像センサ１１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子から成り、撮像対象から受けた光を光電変換して撮像データ１２を出力する。演算部１３は、組込み用マイコン等から成り、撮像データ１２を演算して撮像対象の明るさを得て、その明るさのデータを出力する。
【００１４】
図１（ｂ）は撮像データ１２の構成を示す。画像センサ１１は、多数の受光素子を有しており、撮像データ１２は、各受光素子に対応するピクセル１４（画素）から構成され、各ピクセル１４毎に明るさデータ（Ｙ値）を有している。各ピクセル１４は、例えば矩形であり、複数のピクセル１４が格子状に配列されている。なお、ピクセル１４の数は、限定されるものではなく、図１（ｂ）では説明用としてピクセル１４の数を少なく図示しているが、実際には、撮像データ１２は、同図に示すものよりも多くのピクセル１４から構成されている（図２（ａ）（ｂ）、図４についても同様）。
【００１５】
演算部１３は、撮像データ１２を構成するピクセル１４のうち、明るさを検知する範囲として予め指定された範囲内（検知範囲１５内）の全ピクセル１４の中から、選択された任意のピクセル１４についてのみ演算を行う。
【００１６】
検知範囲１５は、明るさ検知システム１によって明るさを検知する範囲であり、明るさ検知システム１が組込まれた器具が設置される際等に指定され、演算部１３を構成するマイコンに記憶される。なお、検知範囲１５として、撮像範囲の全体を指定してもよい。
【００１７】
図２（ａ）（ｂ）は、検知範囲１５内のピクセル１４の選択例を示す。検知範囲１５内の全ピクセル１４の中からピクセル１４ａ（斜線を印したピクセル）が選択され、演算部１３は、選択されたピクセル１４ａについてのみ演算を行う。選択されなかったピクセル１４ｂ（斜線を印していないピクセル）については演算が行われない。すなわち、選択されたピクセル１４ａが演算対象のピクセル１４ａとなり、選択されなかったピクセル１４ｂが演算対象外のピクセル１４ｂとなる。本実施形態では、ピクセル１４ａは、その辺を介して互いに隣接しないように選択される。例えば、図２（ａ）に示すように、演算対象のピクセル１４ａと演算対象外のピクセル１４ｂが交互に並ぶように選択される。また、図２（ｂ）に示すように、演算対象のピクセル１４ａを交互以外の等間隔で選択してもよい。演算対象のピクセル１４ａは、辺を介して互いに隣接しなければ、選択する間隔が限定されるものではない。
【００１８】
演算部１３は、選択された複数のピクセル１４ａについて演算を行なって検知範囲１５の明るさを得る。この演算は、例えば、選択されたピクセル１４ａの明るさデータの算術平均又は幾何平均である。得られた演算結果は、検知範囲１５の明るさのデータとして出力される。演算時間は、演算対象のピクセル１４ａと演算対象外のピクセル１４ｂとの比率を変えることによって、短縮することができる。例えば、演算対象のピクセル１４ａと、演算対象外のピクセル１４ｂとを交互に選択する場合（図２（ａ）参照）、検知範囲１５内の全ピクセル１４について演算する場合と比べて演算時間は半分になる。演算対象のピクセル１４ａと演算対象外のピクセル１４ｂとの比率を１：９に配分すれば、演算時間は１／１０になり、すなわち、演算速度は１０倍になる。実空間では、各ピクセル１４毎に全ての明るさデータが異なるという状態は無く、互いに隣り合ったピクセルの明るさデータは略同じであるため、演算対象のピクセル１４ａを全ピクセル１４の１／１０にしても、演算によって得られる明るさの平均値は、殆ど変わらない。
【００１９】
図３は、本実施形態の明るさ検知システム１を組込んだ照明器具２のブロック構成を示す。この照明器具２は、照明負荷２１と、照明負荷２１を調光する電流制御部２２と、明るさ検知システム１と、明るさ検知システム１が検知した明るさに応じて電流制御部２２への制御信号（ＰＷＭ信号）を生成する制御部２３とを備える。照明負荷２１は、交流電源等の電源によって点灯する、電流制御による調光が可能な白熱球、蛍光灯、ＬＥＤ等の光源である。電流制御部２２は、照明負荷２１の負荷電流を制御する調光回路である。負荷電流の制御は、例えば、位相制御又は振幅制御である。明るさ検知システム１は、画像センサ１１と、演算部１３とを備え、画像センサ１１の受光側にレンズ１１Ｌを有する。画像センサ１１は、レンズ１１Ｌによって視野範囲が決定され、その視野範囲を撮像して撮像データ１２を演算部１３に出力する。制御部２３は、組込み用等マイコン等から成り、演算部１３の機能を含む。
【００２０】
上記のように構成された照明器具２は、明るさ検知システム１によって明るさを検知し、検知した明るさが、制御目標値よりも明るい場合には負荷電流を減らし、制御目標値よりも暗い場合には負荷電流を増やすフィードバック制御を行う。外光の影響がある設置環境における照明器具２では、このフィードバック制御により、外光が明るい場合は調光率を下げ、外光が暗い場合は調光率を上げる外光補正が行われる。
【００２１】
このように、本実施形態の明るさ検知システム１では、演算部１３は、選択された任意のピクセル１４ａについてのみ演算を行うので、演算量が軽減されて演算時間が短縮される。演算量が軽減されることから、演算を組込み用マイコンで処理するとができる。このため、リアルタイムでのフィードバック制御を可能とする照明器具２組込みの明るさ検知システム１を提供することができる。
【００２２】
また、演算部１３は、略同じ明るさである隣接ピクセルについて演算することがないので、演算量の増加を抑えつつ広い範囲の撮像データ１２を演算することができ、演算量の軽減と演算精度の維持を両立させることができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る明るさ検知システムを図４を参照して説明する。図４は本実施形態の明るさ検知システムの検知範囲１５内のピクセル１４の選択例を示す。以下の説明において、第１の実施形態と同等の箇所の説明は省略する。本実施形態の明るさ検知システムは、演算対象のピクセル１４の選択において、撮像データ１２を構成するピクセル１４のうち、検知範囲１５内の全ピクセルの中から、さらに特定範囲内のピクセル１４ｃを選択するようにした。演算部１３は、この特定範囲内のピクセル１４ｃについては演算を行うが、それ以外のピクセル１４ｄについては演算を行わない。
【００２４】
演算対象のピクセル１４ｃと演算対象外のピクセル１４ｄとの比率を変えることによって、その比率に応じて演算部１３による演算速度を高めることができる。図４に示す例では、全１１７ピクセルに対して２４ピクセルを選択して演算対象のピクセル１４ｃとしているため、全ピクセル１４について演算する場合と比べて、演算時間は２４／１１７倍に短縮され、演算速度はその逆数の１１７／２４倍に高まる。
【００２５】
演算対象のピクセル１４ｃが選択される特定範囲内では、その各ピクセル１４ｃの明るさデータが予め定められた一定値以上のものとされる。例えば、明るさを検知する検知範囲１５内で、外光が入る範囲を撮像データ１２の位置で予め選択して、その選択された範囲内のピクセル１４を演算対象のピクセル１４ｃとしてもよい。また、黒い家具や家電製品などの黒い物体は、外光があっても無くても、ほぼ黒い色を保つため、黒い物体が撮像される範囲を演算対象から除外してもよい。また、画像センサ１１を設置し、照明器具を点灯した状態で、画像センサ１１による明るさデータ（Ｙ値）が２５５段階で５０以下のピクセル１４を演算対象外とする等、一定の閾値を設けることで演算対象外とするピクセル１４ｄの選択を判断してもよい。演算部１３は、検知範囲１５内の全ピクセルの中から上記のように選択されたピクセル１４ｃについてのみ演算を行なうことによって、検知範囲１５の明るさを得る。
【００２６】
このように、本実施形態の明るさ検知システムでは、演算部１３は、明るさデータが予め定められた一定値以上のピクセル１４ｃについてのみ演算を行うので、外光の影響がある範囲のピクセル１４ｃについては演算を行い、それ以外の範囲のピクセル１４ｄについては演算を行わず、演算量の軽減と外光補正に必要な演算精度の維持を両立させることができる。
【００２７】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせ、ピクセルの明るさデータが予め定められた一定値以上である特定範囲内で、演算対象のピクセルを等間隔で選択するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る明るさ検知システムのブロック構成図、（ｂ）は同システムにおける撮像データのピクセル構成図。
【図２】（ａ）は同システムにおけるピクセルの選択例を示す図、（ｂ）はピクセルの別の選択例を示す図。
【図３】同システムを組込んだ照明器具のブロック構成図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る明るさ検知システムにおけるピクセルの選択例を示す図。
【図５】従来の照明制御装置における画像センサによる撮像データ例を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１  明るさ検知システム
１１  画像センサ
１２  撮像データ
１３  演算部
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  ピクセル
１５  検知範囲
２  照明器具
【図１】
2010091869.tif 000003
【図２】
2010091869.tif 000004
【図３】
2010091869.tif 000005
【図４】
2010091869.tif 000006
【図５】
2010091869.tif 000007