(57)【要約】  撮像装置（１）は、投光している状態で撮像した画像の出力値から、投光していない状態で撮像した画像の出力値を減算して同期検波画像（ＫＧ１〜ＫＧ３）を求め、露光条件が異なる２以上の同期検波画像（ＫＧ１〜ＫＧ３）を生成し、露光条件が異なる２以上の同期検波画像（ＫＧ１〜ＫＧ３）の同じ位置の画素のうち、出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１以上の画素を選び、選んだ１以上の画素を用いて同期検波画像（ＳＹＫＧ）を生成する。
2014050535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光量に応じて出力値が変化する受光素子を用いて、画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部による撮像に同期して、前記撮像部が画像を撮像する領域に投光する投光部と、
前記投光部が投光している状態で撮像した画像の出力値から、投光部が投光していない状態で撮像した画像の出力値を減算して同期検波画像を求める同期検波処理部と、
露光条件が異なる２以上の同期検波画像が得られるように、前記撮像部及び前記投光部を制御する露光制御部と、
前記露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、前記出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１以上の画素を選び、選んだ１以上の画素を用いて同期検波画像を生成する画像生成部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記画像生成部は、前記露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、前記出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１つの画素を選び、選んだ１つの画素を各画素の位置に従って配列して前記同期検波画像を生成することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記画像生成部は、前記露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、前記出力値が最も高い画素を選び、選んだ画素を各画素の位置に従って配列して前記同期検波画像を生成することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記画像生成部は、前記露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、前記出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から２以上の画素を選び、選んだ２以上の画素を合成した画素を各画素の位置に従って配列して前記同期検波画像を生成することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記露光制御部は、前記撮像部の露光時間及び絞り値の少なくとも一方を制御することにより、前記露光条件を変化させることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記露光制御部は、前記投光部の投光量及び投光時間の少なくとも一方を制御することにより、前記露光条件を変化させることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記露光制御部は、前記投光部により投光された光に対する前記撮像部の露光量が一定となるように前記撮像部及び前記投光部を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
受光量に応じて出力値が変化する受光素子を用いて、画像を撮像し、
前記画像の撮像に同期して、前記画像を撮像する領域に投光し、
投光している状態で撮像した画像の出力値から、投光していない状態で撮像した画像の出力値を減算して同期検波画像を求め、
前記画像の撮像における露光条件が異なる２以上の同期検波画像が得られるように、前記画像の撮像及び投光を制御し、
前記２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、前記出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１以上の画素を選び、選んだ１以上の画素を用いて同期検波画像を生成する
ことを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投光器よりビーム状光線を被計測雪面上に投射し、受光器内の光検出器により雪面からの反射光を受光評価して積雪の深さを計測する積雪計測装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１の積雪計測装置では、変調した光を投射し、光検出器内の受光素子で受光した光を変調周波数に基づいて同期検波する。これにより、雪面からの反射光のうち投光した光の成分のみを抽出して、外乱光の影響を軽減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−８７４８６号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかし、受光素子の受光感度特性において、高輝度側或いは低輝度側に低感度領域が含まれているのが一般的である。このため、例えば、撮像された画像内に日向の領域及び日陰の領域が含まれている場合、同期検波画像内においてコントラストのばらつきが大きくなり、画像全体でコントラストが安定した同期検波画像を得ることができない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、画像全体でコントラストが安定した同期検波画像を生成することができる撮像装置及び撮像方法を提供することである。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係わる撮像装置は、投光している状態で撮像した画像の出力値から、投光していない状態で撮像した画像の出力値を減算して同期検波画像を求め、露光条件が異なる２以上の同期検波画像を生成し、露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１以上の画素を選び、選んだ１以上の画素を用いて同期検波画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、一検波周期内において露光条件が異なる２以上の同期検波画像を得るためのフレーム毎の露光条件の一例を示す表である。
【図３】図３は、撮像部１２の受光素子に入射する光の輝度（受光量）と撮像部１２の出力値との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、図２に示したフレーム１〜３の各々に相当する輝度画像ＦＧ１〜ＦＧ３、図２の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３、及び同期検波画像ＳＹＫＧの一例を示す図である。
【図５】図５は、図１の撮像装置１を用いた本発明の実施形態に係わる撮像方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜撮像装置＞
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１を参照して、本発明の実施形態に係わる撮像装置１の構成を説明する。撮像装置１は、例えば車両などの移動体上に設けられるものであり、図１に示すように、投光部１１、撮像部１２、同期検波処理部１３、露光制御部１４、画像生成部１５、画像情報記憶部１６、参照信号生成部１７、及び画像出力部１８を備える。
【０００９】
撮像部１２は、受光量に応じて出力値が画素毎に変化するＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサなどの半導体素子（受光素子）を用いて画像を撮像する。撮像部１２は、例えば路面上にある白線などの撮像対象Ｐの画像を撮像する。
【００１０】
投光部１１は、撮像部１２による撮像に同期して、撮像部１２が画像を撮像する領域に投光する。すなわち、投光部１１は、撮像タイミングに同期して撮像対象Ｐに向けて光を照射する。投光部１１は、参照信号生成部１７により生成された参照信号に基づいて、強度が変調された光を撮影対象Ｐに向けて投光する。
【００１１】
参照信号生成部１７は、例えば正弦波からなる参照信号を生成し、参照信号からＰＷＭ信号などの同期パスル信号を生成する。生成された同期パスル信号は、露光制御部１４を介して、投光部１１及び撮像部１２に転送される。投光部１１は、受信した同期パスル信号の受信タイミングに同期して投光する。撮像部１２は、受信した同期パスル信号の受信タイミングに同期して画像を撮像する。
【００１２】
露光制御部１４は、撮像部１２の撮像タイミング、投光部１１の投光タイミング、及び撮像部１２及び投光部１１の露光条件を制御する。具体的には、露光制御部１４は、撮像部１２の露光条件として、撮像部１２の露光時間及び撮像部１２が備えるレンズの絞り値の少なくとも一方を制御する。露光制御部１４は、投光部１１の露光条件として、投光部１１の投光量及び投光時間の少なくとも一方を制御する。露光制御部１４は、投光部１１が投光している状態で撮像部１２が画像を撮像するのみならず、投光部１１が投光していない状態で撮像部１２が画像を撮像するように、撮像部１２の撮像タイミング及び投光部１１の投光タイミングを制御する。露光制御部１４は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像が得られるように、撮像部１２及び投光部１１を制御する。
【００１３】
画像情報記憶部１６は、撮像部１２により撮像された画像の電子データを一時的に記憶し、記憶している一検波周期内の画像データを読み出して同期検波処理部１３へ転送する。
【００１４】
同期検波処理部１３は、一検波周期内の画像データと、参照信号生成部１７より出力される参照信号に基づいて同期検波処理を行い、一検波周期内に露光条件が異なる２以上の同期検波画像を生成する。具体的には、同期検波処理部１３は、投光部１１が投光している状態で撮像した画像の出力値から、投光部１１が投光していない状態で撮像した画像の出力値を減算して同期検波画像を求める。
【００１５】
画像生成部１５は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１以上の画素を選び、選んだ１以上の画素を用いて１つの同期検波画像を生成する。出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１つの画素を選んだ場合、選んだ画素を各画素の位置に従って配列することにより、同期検波画像を生成することができる。例えば、画像生成部１５は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、出力値が最も高い画素を選び、選んだ画素を各画素の位置に従って配列することにより、同期検波画像を生成することができる。
【００１６】
ここで、画像生成部１５が選択する画素とは、撮像部１２が備える受光素子のピクセル及び撮像部１２が撮像した画像のピクセルのみならず、隣接する複数のピクセルを纏めた画素ブロックを含むものとする。つまり、画像生成部１５は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置のピクセルのうち、出力値が最も低いピクセルを除く他のピクセルの中から１以上のピクセルを選び、選んだ１以上のピクセルを用いて同期検波画像を生成する。或いは、画像生成部１５は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素ブロックのうち、出力値が最も低い画素ブロックを除く他の画素ブロックの中から１以上の画素ブロックを選び、選んだ１以上の画素ブロックを用いて同期検波画像を生成する。画素ブロックの出力値は、画素ブロックを構成する各ピクセルの出力値の平均値とすればよい。
【００１７】
画像出力部１８は、画像生成部１５により生成された同期検波画像を下位のシステムへ出力する。
【００１８】
＜露光制御＞
次に、図２を参照して、露光制御部１４が、一検波周期内において露光条件が異なる２以上の同期検波画像が得られるように、撮像部１２及び投光部１１を制御する方法について説明する。図２の「フレーム番号」は、一検波周期内において撮像されるフレームを示す識別番号である。なお、「フレーム」とは、撮像タイミングが連続する１以上の画像からなる。「露光時間」は、各フレームにおいて受光素子がレンズを通じて受光している時間、つまり露光時間を規格化して示す。つまり、フレーム１における露光時間を１とした場合に、フレーム２における露光時間は１／２であり、フレーム３における露光時間は１／４である。「投光強度ピーク」は、各フレームの撮像に同期して投光部１１から投光される投光量を規格化して示す。つまり、フレーム１における投光量を１とした場合に、フレーム２における投光量は２であり、フレーム３における投光量は４である。
【００１９】
フレーム１において、撮像部１２が投光部１１により投光された光（投光量１）を露光時間（１）だけ受光した場合、撮像部１２の露光量は１×１＝１である。フレーム２において、撮像部１２が投光部１１により投光された光（投光量１／２）を露光時間（２）だけ受光した場合、撮像部１２の露光量は１／２×２＝１である。フレーム３において、撮像部１２が投光部１１により投光された光（投光量１／４）を露光時間（４）だけ受光した場合、撮像部１２の露光量は１／４×４＝１である。このように、露光制御部１４は、フレーム１〜３において、投光部１１により投光された光に対する撮像部１２の露光量が一定となるように、撮像部１２及び投光部１１の露光条件を制御する。露光制御部１４は、フレーム４〜６においても同様に、撮像部１２及び投光部１１の露光条件を制御する。露光制御部１４は、撮像部１２の露光条件として、撮像部１２の露光時間の代わりにレンズの絞り値を制御することができる。露光時間を長くする代わりに、絞り値を小さくすればよい。また、露光制御部１４は、投光部１１の露光条件として、投光部１１の投光量の代わりに投光部１１の投光時間を制御することができる。投光部１１の投光量を増やす代わりに、投光時間を長くすればよい。
【００２０】
フレーム４〜６の露光時間及び投光量は、フレーム１〜３とそれぞれ同じである。フレーム７〜９の露光時間も、フレーム１〜３とそれぞれ同じである。ただし、フレーム７〜９の投光量は、いずれも零である。つまり、フレーム７〜９は、投光部１１が投光していない状態で撮像部１２が撮像した画像に相当する。
【００２１】
同期検波処理部１３は、投光部１１が投光している状態で撮像したフレーム１〜６の出力値から、投光部１１が投光していない状態で撮像したフレーム７〜９の出力値を減算して同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３を求める。例えば、投光状態で撮像したフレーム１及びフレーム４の出力値を平均したフレームから、フレーム１及びフレーム４と露光時間が等しいフレーム７の出力値を減算する。これにより、撮像対象Ｐからの反射光のうち投光した光の成分のみを抽出して、環境光の影響を軽減した同期検波画像が生成される。同様に、フレーム２及びフレーム５の出力値を平均したフレームから、フレーム２及びフレーム５と露光時間が等しいフレーム８の出力値を減算する。そして、フレーム３及びフレーム６の出力値を平均したフレームから、フレーム３及びフレーム６と露光時間が等しいフレーム９の出力値を減算する。このようにして、露光制御部１４は、露光条件が異なる３つの同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３が得られるように、撮像部１２の露光時間及び投光部１１の投光量を制御する。
【００２２】
＜同期検波ゲイン特性＞
図３を参照して、撮像部１２の受光素子に入射する光の輝度（受光量）と撮像部１２の出力値との関係を説明する。図３の横軸は撮像部１２の受光素子に入射する光の輝度（受光量）を示し、図３の縦軸は撮像部１２の出力値を示す。線ＴＣに示すように、受光量の増加に従って撮像部１２の出力値は単調に増加する。しかし、受光量に対する出力値の増加率（同期検波ゲイン）は、受光素子の受光量に応じて変化する。具体的には、受光量が多い高輝度側及び受光量が少ない低輝度側の同期検波ゲインは、中間領域の同期検波ゲインに比べて低くなる。よって、撮像部１２の出力特性を示す線ＴＣには、高感度領域ＨＳＲ、低感度領域ＬＳＲ１及び領域ＬＳＲ２が含まれる。
【００２３】
同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３は、投光部１１が投光している状態で撮像したフレーム１〜６の出力値と、投光部１１が投光していない状態で撮像したフレーム７〜９の出力値との差分からなる画像である。つまり、同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３は、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分のみを抽出した画像となる。しかし、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分を除いた太陽光などの環境光の成分は、投光部１１が投光した光の成分に比べて大きいのが一般的である。したがって、上記した撮像部１２の出力特性によって、環境光の光量に応じて同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３のコントラストにばらつきが生じてしまう場合がある。
【００２４】
具体的には、環境光の光量が少ない同期検波画像では、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分は、図３の領域ＨＯＦ１となる。環境光の光量が多い同期検波画像では、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分は、図３の領域ＨＯＦ３となる。領域ＨＯＦ１及び領域ＨＯＦ３は低感度領域ＬＳＲ１、ＬＳＲ２に相当する。このため、投光部１１が投光した光量（領域ＨＯＦ１、領域ＨＯＦ３）に対する撮像部１２の出力値ＲＯＶ１、ＲＯＶ３の割合、つまり同期検波ゲインは小さくなる。
【００２５】
これに対して、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分が、図３の領域ＨＯＦ２となる場合、同期検波画像は、撮像部１２の高感度領域ＨＳＲを用いることができる。このため、投光部１１が投光した光量（領域ＨＯＦ２）に対する撮像部１２の出力値ＲＯＶ２、つまり同期検波ゲインは、大きくなる。
【００２６】
したがって、１つの同期検波画像内に、例えば日向と日陰等の、環境光の光量が異なる複数の領域が含まれている場合、その領域毎に、撮像部１２の感度領域ＨＳＲ、ＬＳＲ１、ＬＳＲ２が異なってしまう。このため、１つの画像内でコントラストのばらつきが大きくなってしまう。
【００２７】
＜同期検波処理及び画像合成処理＞
図４を参照して、同期検波処理部１３による同期検波処理、及び画像生成部１５による画像合成処理の具体例を説明する。図４は、図２に示したフレーム１〜３の各々に相当する輝度画像ＦＧ１〜ＦＧ３、図２の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３、及び同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３を合成することにより生成された同期検波画像ＳＹＫＧの一例を示す。
【００２８】
図４に示す画像は、総て、画面の中央を水平方向に延びる白線ＷＬ（撮像対象Ｐ）を撮像した画像である。画面の左上の部分は日陰ＳＨＤの領域であり、画面の右下の部分は日向ＳＵＮの領域である。輝度画像ＦＧ１〜ＦＧ３において、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分は等しいが、輝度画像ＦＧ１〜ＦＧ３の露光時間は異なる。このため、環境光の影響により、画像全体の輝度がＦＧ１、ＦＧ２、ＦＧ３の順番で高くなる。
【００２９】
同期検波画像ＫＧ１のうち、日向ＳＵＮの領域は、環境光の光量が多い領域であるため、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分は、図３の領域ＨＯＦ３となる。よって、同期検波画像ＫＧ１のうち、日向ＳＵＮの領域は、図３の低感度領域ＬＳＲ２で撮像された画像となる。一方、同期検波画像ＫＧ１のうち、日陰ＳＨＤの領域は、環境光の光量が多くない領域であるため、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分は、図３の領域ＨＯＦ２となる。よって、同期検波画像ＫＧ１のうち、日陰ＳＨＤの領域は、図３の高感度領域ＨＳＲで撮像された画像となる。
【００３０】
また、同期検波画像ＫＧ３は、同期検波画像ＫＧ１の比べて画像全体の輝度が低い。よって、同期検波画像ＫＧ３における日向ＳＵＮの領域は、環境光の光量が多くない領域となる。このため、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分は、図３の領域ＨＯＦ２となる。よって、同期検波画像ＫＧ３における日向ＳＵＮの領域は、図３の高感度領域ＨＳＲで撮像された画像となる。一方、同期検波画像ＫＧ１のうち、日陰ＳＨＤの領域は、環境光の光量が少ない領域となるため、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分は、図３の領域ＨＯＦ１となる。よって、同期検波画像ＫＧ１における日陰ＳＨＤの領域は、図３の低感度領域ＨＯＦ１で撮像された画像となる。
【００３１】
なお、同期検波画像ＫＧ２の画像全体の輝度は、同期検波画像ＫＧ１と同期検波画像ＫＧ３の間に位置する。よって、日向ＳＵＮの領域は、図３の高感度領域ＨＳＲと低感度領域ＬＳＲ２の間の領域で撮像された画像となる。また、日陰ＳＨＤの領域は、図３の高感度領域ＨＳＲと低感度領域ＬＳＲ１の間の領域で撮像された画像となる。したがって、図４の同期検波画像ＫＧ２のコントラストは、同期検波画像ＫＧ１の日陰ＳＨＤにおけるコントラストや、同期検波画像ＫＧ３の日向ＳＵＮにおけるコントラストに比べて、低くなってしまう。ただし、同期検波画像ＫＧ２の日向ＳＵＮの領域と日陰ＳＨＤの領域との間でコントラストの差は大きくならない。
【００３２】
次に、画像生成部１５による画像合成処理について説明する。画像生成部１５は、露光条件が異なる３つの同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の出力値を同じ位置の画素同士で比較し、出力値が最も高い画素を選ぶ。具体的には、日陰ＳＨＤの領域について、３つの同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３のうち同期検波画像ＫＧ１の出力値が最も高い。よって、日陰ＳＨＤの領域について同期検波画像ＫＧ１の画素を選択する。日向ＳＵＮの領域について、３つの同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３のうち同期検波画像ＫＧ３の出力値が最も高い。よって、日向ＳＵＮの領域について同期検波画像ＫＧ３の画素を選択する。このように、同期検波画像を構成する画素の位置毎に、出力値が最も高い画素を選ぶ。そして、同期検波画像ＫＧ３の日向ＳＵＮの画素、及び同期検波画像ＫＧ１の日陰ＳＨＤの画素を各画素の位置に従って配列することにより、１つの同期検波画像ＳＹＫＧを生成する。このようにして、画像生成部１５は、露光条件が異なる３つの同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の同じ位置の画素のうち、出力値が最も高い画素を選び、選んだ画素を合成して同期検波画像を生成することができる。
【００３３】
＜撮像方法＞
次に、図５を参照して、図１の撮像装置１を用いた本発明の実施形態に係わる撮像方法を説明する。
【００３４】
先ず、ステップＳ１０１において、露光制御部１４は、参照信号生成部１７から出力される参照信号を読み出す。ステップＳ１０２に進み、露光制御部１４は、投光部１１により投光される投光量及び撮像部１２の露光時間を設定する。
【００３５】
ステップＳ１０３に進み、投光部１１は、受信した同期パスル信号の受信タイミングに同期して投光し、撮像部１２は、受信した同期パスル信号の受信タイミングに同期して画像を撮像する。投光部１１は、ＰＷＭ信号により強度変調された光を撮像対象Ｐに向けて照射する。
【００３６】
ステップＳ１０４に進み、撮像装置１は、撮像した画像に光を照射したことを示す照射フラグ、及び周期情報を付加する。即ち、一検波周期で撮像される画像のうちの、何番目の画像であるかを示す情報を付加する。ステップＳ１０５に進み、画像情報記憶部１６は、撮像した画像を記憶する。
【００３７】
ステップＳ１０６に進み、撮像装置１は、一検波周期分の総てのフレーム１〜９が撮像されたか否かを判断する。一検波周期分の総てのフレーム１〜９が撮像されていない場合（Ｓ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０１に戻って、次のフレームを撮像する。一方、一検波周期分の総てのフレーム１〜９が撮像されている場合には（Ｓ１０６でＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。
【００３８】
ステップＳ１０７において、撮像装置１は、図２に示した露光条件が異なる３種類のフレームが撮像されたか否かを判断する。露光条件が異なる３種類のフレームを撮像していない場合（Ｓ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０１に戻り、次のフレームを撮像する。露光条件が異なる３種類のフレームを撮像した場合（Ｓ１０７でＹＥＳ）、ステップＳ１０８に進む。
【００３９】
ステップＳ１０８において、同期検波処理部１３は、画像情報記憶部１６に記憶されている一検波周期分の輝度画像（フレーム１〜９）を読み出す。ステップＳ１０９に進み、同期検波処理部１３は、一検波周期分の輝度画像に基づいて同期検波処理を行い、露光条件が異なる３種類の同期検波画像を生成する。
【００４０】
ステップＳ１１０に進み、露光条件の異なる総ての同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３が生成されたか否かを判断する。露光条件の異なる総ての同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３が生成されていない場合（Ｓ１１０でＮＯ）、ステップＳ１０８に戻り、次の同期検波画像を生成する。露光条件の異なる総ての同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３が生成されている場合（Ｓ１１０でＹＥＳ）、ステップＳ１１１に進む。
【００４１】
ステップＳ１１１において、画像生成部１５は、露光条件の異なる総ての同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の同じ位置の画素の出力値を読み出す。ステップＳ１１２に進み、画像生成部１５は、同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の同じ位置の画素のうち、出力値が最も高い画素を選ぶ。ステップＳ１１３に進み、画像生成部１５は、選んだ画素を各画素の位置に従って配列することにより、１つの同期検波画像ＳＹＫＧを生成する。ステップＳ１１４に進み、画像出力部１８は、生成された同期検波画像ＳＹＫＧを下位システムへ出力する。ステップＳ１１５において、電源がオフされたと判断された場合、本処理を終了する。
【００４２】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
【００４３】
露光制御部１４が、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３が得られるように、撮像部１２及び投光部１１を制御する。画像生成部１５が、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の同じ位置の画素のうち、出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１以上の画素を選び、選んだ１以上の画素を用いて同期検波画像ＳＹＫＧを生成する。これにより、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の中から、同期検波画像の出力値が高い領域を画素ごとに選んで１つの同期検波画像ＳＹＫＧを生成することができる。よって、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３を用いて、画像全体でコントラストが安定した同期検波画像ＳＹＫＧを生成することができる。
【００４４】
画像生成部１５は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の同じ位置の画素のうち、出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１つの画素を選び、選んだ１つの画素を各画素の位置に従って配列して同期検波画像ＳＹＫＧを生成する。これにより、２つ以上の画素を選択する場合に比べて画像生成部１５が行う計算量が減少するので、画像処理速度が速くなる。
【００４５】
画像生成部１５は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の同じ位置の画素のうち、出力値が最も高い画素を選び、選んだ画素を各画素の位置に従って配列して配列して同期検波画像ＳＹＫＧを生成する。これにより、コントラストが安定し、且つコントラストの強い同期検波画像ＳＹＫＧを生成することができる。
【００４６】
露光制御部１４は、撮像部１２の露光時間及び絞り値の少なくとも一方を制御することにより、露光条件を変化させる。これにより、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３を得ることができる。
【００４７】
露光制御部１４は、投光部１１の投光量及び投光時間の少なくとも一方を制御することにより、露光条件を変化させる。これにより、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３を得ることができる。
【００４８】
露光制御部１４は、投光部１１により投光された光に対する撮像部１２の露光量が一定となるように撮像部１２及び投光部１１を制御する。これにより、画像全体でコントラストが安定した同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３を生成することができる。
【００４９】
＜その他の実施形態＞
上記した実施形態において、画像生成部１５は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の同じ位置の画素のうち、出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１つの画素を選んでいた。しかし、本発明はこれに限定されない。画像生成部１５は、出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から２つ以上の画素を選んでも構わない。この場合、画像生成部１５は、選んだ２以上の画素を合成した画素を各画素の位置に従って配列して同期検波画像を生成することができる。ここで、「選んだ２以上の画素を合成した画素」には、選んだ２以上の画素の出力値を平均した画素が含まれる。また、選択した２つ以上の画素の出力値の大きさに応じて、選択した２つ以上の画素の出力値に対して重みづけを行ってもよい。
【００５０】
画像生成部１５は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の同じ位置の画素のうち、出力値が最も高い画素を選んでいた。しかし、本発明はこれに限定されない。画像生成部１５は、露光条件が異なる２以上の同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３の同じ位置の画素のうち、出力値が２番目に高い画素、３番目に高い画素、・・を選択しても構わない。
【００５１】
露光制御部１４は、図２に示したように、露光条件が異なる３つの同期検波画像ＫＧ１〜ＫＧ３を生成した。しかし、露光条件が異なる同期検波画像の数は３に限定されず、２或いは４以上であっても構わない。
【００５２】
特願２０１２−２１０６７１号（出願日：２０１２年９月２５日）の全内容は、ここに援用される。
【００５３】
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の実施形態に係わる撮像装置及び撮像方法によれば、露光条件が異なる２以上の同期検波画像の中から、同期検波画像の出力値が高い領域を画素ごとに選んで１つの同期検波画像を生成することができる。よって、画像全体でコントラストが安定した同期検波画像を生成することができる。本発明の実施形態に係わる撮像装置及び撮像方法は産業上利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５５】
１  撮像装置
１１  投光部
１２  撮像部
１３  同期検波処理部
１４  露光制御部
１５  画像生成部
ＫＧ１〜ＫＧ３  同期検波画像
ＳＹＫＧ  同期検波画像
【図１】
2014050535.tif 000003
【図２】
2014050535.tif 000004
【図３】
2014050535.tif 000005
【図５】
2014050535.tif 000006
【図４】
2014050535.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月15日(2015.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
これに対して、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分が、図３の領域ＨＯＦ２となる場合、同期検波画像は、撮像部１２の高感度領域ＨＳＲを用いることができる。このため、投光部１１が投光した光量（領域ＨＯＦ２）に対する撮像部１２の出力値ＲＯＶ２の割合、つまり同期検波ゲインは、大きくなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、同期検波画像ＫＧ３は、同期検波画像ＫＧ１に比べて画像全体の輝度が低い。よって、同期検波画像ＫＧ３における日向ＳＵＮの領域は、環境光の光量が多くない領域となる。このため、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分は、図３の領域ＨＯＦ２となる。よって、同期検波画像ＫＧ３における日向ＳＵＮの領域は、図３の高感度領域ＨＳＲで撮像された画像となる。一方、同期検波画像ＫＧ１のうち、日陰ＳＨＤの領域は、環境光の光量が少ない領域となるため、撮像部１２が受光した光のうち投光部１１が投光した光の成分は、図３の領域ＨＯＦ１となる。よって、同期検波画像ＫＧ１における日陰ＳＨＤの領域は、図３の低感度領域ＬＳＲ１で撮像された画像となる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月27日(2016.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係わる撮像装置は、投光している状態で撮像した画像の出力値から、投光していない状態で撮像した画像の出力値を減算して同期検波画像を求め、露光条件が異なる２以上の同期検波画像を生成し、露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１以上の画素を選び、選んだ１以上の画素を用いて合成した同期検波画像を生成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
受光量に応じて出力値が変化する受光素子を用いて、画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部による撮像に同期して、前記撮像部が画像を撮像する領域に投光する投光部と、
前記投光部が投光している状態で撮像した画像の出力値から、投光部が投光していない状態で撮像した画像の出力値を減算して同期検波画像を求める同期検波処理部と、
露光条件が異なる２以上の同期検波画像が得られるように、前記撮像部及び前記投光部を制御する露光制御部と、
前記露光条件が異なる２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、前記出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１以上の画素を選び、選んだ１以上の画素を用いて合成した同期検波画像を生成する画像生成部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
受光量に応じて出力値が変化する受光素子を用いて、画像を撮像し、
前記画像の撮像に同期して、前記画像を撮像する領域に投光し、
投光している状態で撮像した画像の出力値から、投光していない状態で撮像した画像の出力値を減算して同期検波画像を求め、
前記画像の撮像における露光条件が異なる２以上の同期検波画像が得られるように、前記画像の撮像及び投光を制御し、
前記２以上の同期検波画像の同じ位置の画素のうち、前記出力値が最も低い画素を除く他の画素の中から１以上の画素を選び、選んだ１以上の画素を用いて合成した同期検波画像を生成する
ことを特徴とする撮像方法。
【国際調査報告】
2014050535.tif 000008
2014050535.tif 000009
2014050535.tif 000010
2014050535.tif 000011