(57)【要約】【課題】遮光機構の状態変化に起因して、所望の画像が取得できない期間を短縮する。【解決手段】撮像素子１０４には結像光学系１０１を介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像を出力する。撮像素子よりも入射側には遮光機構１０２が配置されており、制御部１０５は撮像素子の出力である画像において撮像素子の画素間の出力レベルの差を示す出力レベル差に応じて遮光機構の状態を判定して、当該判定の結果に応じて遮光機構の開閉状態を制御する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系を介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像を出力する撮像素子と、前記撮像素子よりも入射側に設けられた遮光機構とを有する撮像装置であって、
前記撮像素子の出力である画像において前記撮像素子の画素間の出力レベルの差を示す出力レベル差に応じて前記遮光機構の状態を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果に応じて、前記遮光機構の開閉状態を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記遮光機構は前記撮像素子の周辺側から中心側に向かって閉じるような構成となっており、
前記判定手段は、前記撮像素子の中心側から周辺側に向かう出力レベルの低下が、所定の閾値以上の場合に、前記遮光機構が閉状態であり、所定の閾値未満の場合には、前記遮光機構が開状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記遮光機構のエッジに垂直な方向に沿った出力レベル差と所定の閾値とを比較して、前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記遮光機構のエッジに平行な方向に沿って画素の出力レベルを積分して得られた積分値を用いて、前記エッジに垂直な方向に沿った前記積分値の差を前記出力レベル差として、前記出力レベル差と所定の閾値とを比較して、前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記遮光機構のエッジに垂直な方向に沿った出力レベル差を前記出力レベルの平均値で規格化した規格値と所定の閾値とを比較して、前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記遮光機構のエッジは、前記撮像素子の画素が配列される方向に垂直であ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。
【請求項７】
前記遮光機構のエッジは凹凸部を有してい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。
【請求項８】
複数の前記遮光機構を備え、
前記制御手段は当該複数の遮光機構を連動して制御し、
前記判定手段は、所定の閾値以上の出力レベル差が検出された像高に応じて前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記遮光機構を駆動する駆動手段に与える電圧を変化させて前記遮光機構を制御しており、
前記駆動手段に与える電圧が所定の電圧未満である場合に、前記駆動手段は前記遮光機構を閉状態に変化させ、
前記駆動手段に与える電圧が所定の電圧以上である場合に、前記駆動手段は前記遮光機構を開状態に変化させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、第１のフレームにおける第１の画像における画素間の出力レベル差と、前記第１のフレームと前記結像光学系の状態が異なる第２のフレームにおける第２の画像における画素間の出力レベル差とを比較して、前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第１のフレームおよび前記第２のフレームにおいては、前記結像光学系の状態であるズーム状態が異なっており、
前記判定手段は、前記第１の画像において所定の閾値以上の出力レベル差が検出された像高と、前記第２の画像において所定の閾値以上の出力レベル差が検出された像高とを比較して、前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第１のフレームおよび前記第２のフレームにおいては、前記結像光学系の状態であるフォーカス状態が異なっており、
前記判定手段は、前記第１の画像における出力レベル差の鮮鋭度と、前記第２の画像における出力レベル差の鮮鋭度とを比較して、前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記判定手段は、前記第１の画像および前記第２の画像を用いて前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定するとともに、コントラストＡＦを行うことを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
第１のフレームと第２のフレームでは、撮像装置の露出条件が異なり、
前記判定手段は、第１のフレームの第１の画像において所定の閾値以上の出力レベル差が得られた画素領域において相対的に出力レベルが小さい側の出力レベルと、前記第１のフレームと露出条件が異なる第２のフレームの第２の画像において所定の閾値以上の出力レベル差が得られた画素領域において相対的に出力レベルが小さい側の出力レベルとを比較して、前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
撮影の際に被写体を照明する照明手段を備え、第１のフレームと第２のフレームでは照明の輝度が異なり、
前記判定手段は、第１のフレームの第１の画像において所定の閾値以上の出力レベル差が得られた画素領域において相対的に出力レベルが小さい側の出力レベルと、前記第１のフレームと前記照明手段による照明の輝度が異なる第２のフレームの第２の画像において所定の閾値以上の出力レベル差が得られた画素領域において相対的に出力レベルが小さい側の出力レベルとを比較して、前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
第１のフレームと第２のフレームでは遮光機構の開閉状態が異なり、
前記判定手段は、第１のフレームの第１の画像において所定の閾値以上の出力レベル差が得られた像高と、前記第１のフレームと前記遮光機構の状態が異なる第２のフレームの第２の画像において所定の閾値以上の出力レベル差が得られた像高とを比較して、前記遮光機構が閉状態であるか開状態であるかを判定することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記第１のフレームおよび第２のフレームでは前記撮像素子の駆動モードが異なることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記第１のフレームおよび第２のフレームでは前記撮像素子の駆動モードにおいて前記遮光機構のエッジに水平な方向の間引き画素数が異なることを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
【請求項１９】
結像光学系を介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像を出力する撮像素子と、前記撮像素子よりも入射側に設けられた遮光機構とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子の出力である画像において前記撮像素子の画素間の出力レベルの差を示す出力レベル差に応じて前記遮光機構の状態を判定する判定ステップと、
前記判定ステップによる判定の結果に応じて、前記遮光機構の開閉状態を制御する制御ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項２０】
結像光学系を介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像を出力する撮像素子と、前記撮像素子よりも入射側に設けられた遮光機構とを有する撮像装置で用いられる制御プログラムであって、
前記撮像装置が備えるコンピュータに、
前記撮像素子の出力である画像において前記撮像素子の画素間の出力レベルの差を示す出力レベル差に応じて前記遮光機構の状態を判定する判定ステップと、
前記判定ステップによる判定の結果に応じて、前記遮光機構の開閉状態を制御する制御ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、監視カメラなどの撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、監視カメラなどの撮像装置において、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（以下撮像素子と呼ぶ）を備える撮像装置が知られている。この撮像装置では、撮像素子によって被写体像を電気信号に変換し画像データとして記録している。
【０００３】
ところで、撮像素子を備える撮像装置を屋外で長時間使用すると、太陽光などによって撮像素子が劣化することがある。このため、撮像素子よりも光の入射側に、太陽光を遮光するための遮光機構を配置して、撮影の際には遮光機構を開状態とし、非撮影の際には遮光機構を閉状態とするようにした撮像装置がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載の撮像装置では、遮光機構を開いて撮影を行っている最中に、外乱などによって遮光機構の状態が変化すると、所望の画像が得られないという事態が生じる。特に、監視カメラにおいては、ユーザーは遮光機構の状態変化をリアルタイムで知ることができないので、結果的に所望しない画像を継続して取得する恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、遮光機構の状態変化に起因して、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、結像光学系を介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像を出力する撮像素子と、前記撮像素子よりも入射側に設けられた遮光機構とを有する撮像装置であって、前記撮像素子の出力である画像において前記撮像素子の画素間の出力レベルの差を示す出力レベル差に応じて前記遮光機構の状態を判定する判定手段と、前記判定手段による判定の結果に応じて、前記遮光機構の開閉状態を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、遮光機構の状態変化に起因して、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す遮光機構の開閉状態が変化した際の結像光学系を通過した光の伝搬を説明するための図である。
【図３】図１に示す遮光機構が閉状態に変化した際に得られる画像について説明するための図である。
【図４】図１に示す遮光機構の他の例を説明するための図である。
【図５】図２に示す遮光機構のさらに他の例を説明するための図である。
【図６】図１に示す撮像装置で行われる遮光機構の状態検出処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態による撮像装置において、遮光機構の状態を検出する際の複数の画像を取得する条件を説明するための図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による撮像装置において露出設定を変更した際の信号強度分布を説明するための図である。
【図９】本発明の第５の実施形態による撮像装置において、遮光機構の状態を検出する際の複数の画像を取得する条件を説明するための図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態による撮像装置における遮光機構の状態検出処理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】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。なお、図示の撮像装置は、例えば、監視カメラである。
【００１２】
図示の撮像装置１００は、結像光学系１０１、遮光機構１０２、駆動部１０３、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（以下単に撮像素子と呼ぶ）１０４、および制御部１０５を有している。遮光機構１０２は結像光学系１０１よりも撮像素子１０４側であって、撮像素子１０４よりも光の入射側に位置している。そして、遮光機構１０２は駆動部１０３によって開閉駆動される。
【００１３】
＜遮光機構および駆動部＞
遮光機構１０２は太陽光のうち少なくとも一部の光成分を吸収する色素などの材料で構成されており、撮像装置１００が非撮影中である場合に、太陽光が撮像素子１０４に入射することを抑制する。駆動部１０３は、例えば、ガルバノメーターで構成されており、制御部１０５はガルバノメーターに印加する電圧を制御して遮光機構１０２の開閉状態を制御する。つまり、駆動部１０３および制御部１０５は、遮光機構１０２の開閉状態を制御する制御手段として機能する。
【００１４】
具体的には、ガルバノメーターに印加する電圧が所定の閾値以上（所定の電圧以上）の場合には、遮光機構１０２を＋Ｙ方向に移動して、結像光学系１０１の光路から退避する。そして、ガルバノメーターに印加する電圧が所定の閾値未満（所定の電圧未満）の場合には、遮光機構１０２を−Ｙ方向に移動して、結像光学系１０１の光路に挿入する。
【００１５】
＜固体撮像素子および制御部＞
撮像素子１０４は結像光学系１０１の光軸上に配置され、結像光学系１０１は撮像素子１０４に被写体像（光学像）を結像する。制御部１０５は、ＣＰＵ１０６、演算部１０７、および制御回路１０８を備えている。制御回路１０８は、ＣＰＵ１０６の制御下で撮像素子１０４を駆動するとともに、撮像素子１０４から読み出した画像信号を演算部１０７に転送する。さらには、制御回路１０８は、ＣＰＵ１０６の制御下で駆動部１０３に印加する電圧を制御する。
【００１６】
演算部１０７は、制御回路１０８から画像信号に対して所定の信号処理を行う。例えば、演算部１０７で行われる信号処理の１つに画像信号に基づいて遮光機構１０２の開閉状態を検出する処理がある。以下では、画像信号の大きさ（出力レベル）のことを「信号強度」と呼ぶ。
【００１７】
＜遮光機構の状態検出＞
ここで、遮光機構１０２の状態（開閉状態）を検出するための手法について説明する。
【００１８】
図２は、図１に示す遮光機構の開閉状態が変化した際の結像光学系１０１を通過した光１１０の伝搬を説明するための図である。そして、図２（ａ）は遮光機構が開状態である場合の光の伝搬を示す図であり、図２（ｂ）は磁気ノイズ又は重力などの外乱によって遮光機構１０２が閉状態に変化した場合の光の伝搬を示す図である。
【００１９】
図２（ａ）においては、結像光学系１０１を介して撮像素子１０４に到達する光１１０が遮光機構１０２によって遮光されない状態が示されており、この状態では、撮像素子１０４によって所望の画像を得ることができる。
【００２０】
一方、図２（ｂ）においては、遮光機構１０２が閉状態の方向に移動して、結像光学系１０１を介して撮像素子１０４に到達する光１１０のうちの一部が遮光機構１０２によって遮光される。このため、遮光された画素１０９から出力される信号強度が小さくなって、所望の画像が取得できない。
【００２１】
ここで、結像光学系１０１を介して撮像素子１０４に到達する光１１０のうち一部が遮光機構１０２によって遮光されて、撮像素子１０４の一部の画素である画素１０９の信号強度が小さくなった状態（図２（ｂ）参照）を遮光機構１０２の閉状態と呼ぶ。一方、結像光学系１０１を介して撮像素子１０４に到達する光が遮光機構１０２によって遮光されない状態（図２（ａ）参照）を遮光機構１０２の開状態と呼ぶ。
【００２２】
図３は、図１に示す遮光機構が閉状態に変化した際に得られる画像について説明するための図である。そして、図３（ａ）は画像の全体を示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＡ−Ａ´線に沿った信号強度（画像信号の大きさ）を示す図である。
【００２３】
図３（ａ）に示す画像は、遮光機構が図２（ｂ）のような閉状態の場合に得られる画像であり、遮光機構１０２によって画素１０９が遮光されている。図３（ｂ）に示すように、遮光機構１０２が閉状態に変化すると、遮光機構１０２のエッジ１１１に垂直な方向に沿って画素間において出力レベル差（以下信号強度差という）１１２が生じる。よって、遮光機構１０２のエッジ１１１に垂直な方向に沿った画素間の信号強度差１１２を求めれば、遮光機構１０２が開状態であるか否かを検出することができる。
【００２４】
図２に示すように、遮光機構１０２のエッジはＸ軸方向に平行であるので、ここでは、Ｙ軸方向に沿って信号強度差を求めればよい。なお、当該信号強度差は演算部１０７によって求められる。そして、Ｙ軸方向に沿った信号強度差が所定の閾値１１３未満である場合、ＣＰＵ１０６は遮光機構１０２が開状態であると判定する。一方、Ｙ軸方向に沿った信号強度差が閾値１１３以上である場合、ＣＰＵ１０６は遮光機構１０２が開状態から閉状態に変化したと判定する。
【００２５】
＜信号強度差の符号＞
ところで、遮光機構１０２の状態を判定する際には、信号強度差の絶対値のみではなく、信号強度差の符号を考慮することが望ましい。図２に示すように、遮光機構１０２は＋Ｙ軸方向から−Ｙ軸方向に向かって閉じる。よって、信号強度差が閾値１１３以上であるであって、かつ、−Ｙ方向の画素の信号強度が＋Ｙ方向の画素の信号強度よりも大きい場合、ＣＰＵ１０６は遮光機構１０２が閉状態に変化したと判定する。一方、＋Ｙ方向の画素の信号強度が−Ｙ方向の画素の信号強度よりも大きい場合、ＣＰＵ１０６は遮光機構１０２の状態は変化していないと判定する。つまり、撮像素子１０４の周辺側から中心側に向かって閉じる遮光機構１０２を有する撮像装置では、撮像素子１０４の中心から周辺側に向かう信号強度の低下量が所定の閾値以上であるか、閾値未満であるかに応じて遮光機構１０２の開閉状態を判定する方が望ましい。
【００２６】
なお、閾値１１３は、被写体像が有するテクスチャ１１４に起因する信号強度差と遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差とを考慮して設定される。閾値１１３を小さく設定した場合には、テクスチャ１１４に起因する信号強度差が閾値１１３を超えてしまう確率が高くなる。この結果、テクスチャ１１４に起因する信号強度差を遮光機構１０２のエッジと誤検出してしまう確率が高くなる。
【００２７】
一方、閾値１１３を大きく設定した場合には、遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差が閾値１１３を下回る確率が高くなる。この結果、遮光機構１０２のエッジ１１１を検出できない確率が高くなる。閾値１１３を適切な値に設定すれば、遮光機構１０２の状態を正しく検出可能な確率が高くなる。テクスチャ１１４に起因する信号強度差は被写体によって異なるので、撮影の結果得られた画像に応じて撮影シーンを認識して当該認識結果に応じて閾値１１３を変更するようにしてもよい。
【００２８】
＜信号強度差の算出手法＞
画素間の信号強度差１１２を算出する際には、図３（ｂ）に示すように、特定のＸ座標（図３（ａ）に示すＡ−Ａ´線に沿った位置）において、Ｙ軸方向に沿った信号強度差を求めればよい。この際、Ａ−Ａ´線に沿った全ての画素間において信号強度差を求めるようにしてもよく、撮像素子１０４において＋Ｙ軸方向に沿った周辺領域のみの信号強度差を求めるようにしてもよい。
【００２９】
遮光機構１０２は＋Ｙ側から−Ｙ側に挿入されるので、外乱が大きくない場合には、遮光機構１０２のエッジは＋Ｙ側の周辺領域で検出される可能性が高い。＋Ｙ側の周辺領域のみで信号強度差を求めれば、信号強度差を求める際の演算負荷が低減することになって望ましい。
【００３０】
なお、画素信号をＸ軸方向に沿って積分して得られた積分値を、Ｙ軸方向に沿って互いに比較して信号強度差を得るようにしてもよい。さらに、画素間の信号強度差１１２を信号強度の平均値で規格化した規格値を所定の閾値と比較して遮光機構１０２の開閉状態を判定するようにしてもよい。信号強度差を平均値で規格化すれば、被写体の輝度に拘わらず遮光機構１０２の開閉状態を精度よく検出することができる。信号強度の平均値として、全画素の信号強度の平均値を用いるようにしてもよく、信号強度差が生じる領域の周辺に位置する画素の信号強度の平均値を用いるようにしてもよい。
【００３１】
さらに、Ｙ軸方向に沿って信号強度についてローパスフィルタ処理を行った後、画素間の信号強度差を求めるようにしてもよい。また、１画素毎に画素間の信号強度差を求めることなく、Ｙ軸方向に沿って複数の画素について信号強度の平均値を求め、複数の画素毎に画素間の信号強度差を求めるようにしてもよい。
【００３２】
上述のような処理を行うことによって、被写体像に係る高周波のテクスチャ成分による信号強度差が減衰するので、遮光機構１０２のエッジによる信号強度差とテクスチャ成分による信号強度差とを区別することが容易となる。
【００３３】
上述のように、図１に示す撮像装置１００では、画素間の信号強度差に応じて遮光機構１０２の開閉状態を検出し、撮影の際に遮光機構１０２が閉状態に変化したことを検出するとガルバノメーターに印加する電圧を上げる。つまり、遮光機構１０２の状態が変化したことを検出して、当該検出結果に応じて遮光機構１０２をフィードバック制御する。この結果、所望の画像が得られない時間を短縮することができる。
【００３４】
なお、一時的な外乱によって遮光機構１０２が開状態から閉状態に変化した場合には、ガルバノメーターに印加する電圧を変化させなくても、遮光機構１０２は徐々に開状態に復帰する。但し、印加電圧を上げれば、遮光機構１０２が開状態に復帰する速度が速くなるので、外乱が一時的であったとしても、所望の画像が得られない時間を短縮することができる。
【００３５】
＜非撮影時における電源のオフ＞
前述の図２では、遮光機構１０２は、ガルバノメーターに印加する電圧が大きい場合に開状態となり、電圧が小さい場合に閉状態となる。一方、遮光機構１０２は、ガルバノメーターに印加する電圧が小さい場合に開状態となり、電圧が大きい場合に閉状態となってもよい。但し、ガルバノメーターに印加する電圧が小さい場合に閉状態となる遮光機構１０２を用いることが望ましい。以下にその理由について説明する。
【００３６】
前述のように、所望の画像を連続的に得るためには、撮影の際に遮光機構１０２を開状態として、非撮影の際に遮光機構１０２を閉状態とすることが望ましい。ここで、遮光機構１０２がガルバノメーターに印加する電圧が大きい場合に閉状態となるとする。この場合、非撮影の際に遮光機構１０２を閉状態とするためには、非撮影時においてもガルバノメーターに電圧を印加し続ける必要がある。つまり、非撮影の際にユーザーが電源を落とした場合であっても、ガルバノメーターに電圧を印加するためのバックアップ電源が必要となる。その結果、撮像装置が大型化したり、消費電力が増大したりしてしまう。
【００３７】
一方、遮光機構１０２がガルバノメーターに印加する電圧が小さい場合に閉状態となるとする。この場合、非撮影時においてはガルバノメーターに電圧を印加し続ける必要はない。よって、非撮影の際には撮像装置の電源を落とすことができる。
【００３８】
このように、ガルバノメーターに印加する電圧が大きい場合に開状態となり、小さい場合に閉状態となる遮光機構１０２を用いれば、撮像装置１００を小型化することができたり、非撮影の際に消費電力を低減することができたりするために、好ましい。
【００３９】
＜遮光機構の移動方向＞
図２においては、遮光機構１０２は開状態の場合に＋Ｙ側に退避し、閉状態の場合に−Ｙ側に挿入される例について説明したが、必ずしもこのような構成でなくてもよい。例えば、遮光機構１０２を−Ｙ側から＋Ｙ側に挿入する構成でもよい。
【００４０】
図４は、図１に示す遮光機構の他の例を説明するための図である。そして、図４（ａ）は遮光機構の移動方向の他の例を示す図であり、図４（ｂ）は遮光機構の形状の他の例を示す図である。
【００４１】
図３に関する説明では、遮光機構１０２はＹ軸に沿って移動するようにしたが、図４（ａ）に示すように、遮光機構１０２はＸ軸に沿って移動するようにしてもよい。さらには、図示はしないが、遮光機構１０２は斜め方向に移動するようにしてもよい。いずれにしても、図３に関連して説明したように、遮光機構１０２のエッジ１１１に垂直な方向に沿った信号強度差１１２に応じて遮光機構１０２の状態を検出すればよい。
【００４２】
例えば、図４（ａ）に示すように、遮光機構１０２のエッジ１１１がＹ軸方向に平行な場合には、Ｘ軸方向に沿った信号強度差１１２に応じて遮光機構１０２の開閉状態を検出すればよい。
【００４３】
＜遮光機構のエッジの形状＞
前述の図２においては、遮光機構１０２のエッジ１１１がＸ軸方向に平行である例について説明したが、エッジ１１１は斜め方向に延びる直線又は曲線であってもよい。例えば、図４（ｂ）に示すように、エッジ１１１に凹凸部を形成するようにしてもよい。
【００４４】
２次元マトリックス状に配列された画素において信号強度差１１２を求める場合には、Ｘ軸又はＹ軸方向に沿って信号強度差１１２を求めれば演算処理に係る負荷が軽い。よって、遮光機構１０２のエッジ１１１は撮像素子１０４の画素配列向と垂直であることが望ましい。
【００４５】
一方、図４（ｂ）に示すように、遮光機構１０２のエッジ１１１に凹凸部が形成されている場合には、凹凸部の形状に沿った信号強度差１１２の有無に応じて遮光機構１０２の状態を検出することができる。その結果、被写体像のテクスチャ成分との判別が容易となる。この際、凹凸部の周期が撮像素子１０４のサンプリングピッチの整数倍であれば、凹凸部の形状に応じて信号強度差の検出を容易に行うことができる。
【００４６】
＜遮光機構のエッジ検出方向＞
前述の図３においては、遮光機構１０２の開閉状態を検出するため、遮光機構１０２のエッジ１１１に垂直な方向に沿った信号強度差を求めるようにしたが、必ずしもエッジ１１１に垂直な方向に沿った信号強度差を用いなくてもよい。エッジ１１１に対して平行な方向以外の方向であれば、エッジ１１１によって信号強度差が発生するので、これによって、遮光機構１０２の開閉状態を検出することができる。
【００４７】
但し、遮光機構１０２のエッジ１１１に垂直な方向が最も信号強度差の鮮鋭度が高く、信号強度差の検出精度が向上する。
【００４８】
＜複数の遮光機構＞
図５は、図２に示す遮光機構のさらに他の例を説明するための図である。そして、図５（ａ）は複数の遮光機構によって撮像素子を遮光する例を示す図であり、図５（ｂ）は被写体像のテクスチャ成分に起因する信号強度差を示す図である。また、図５（ｃ）は図５（ａ）に示す遮光機構の遮光による信号強度差を示す図である。なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）においては図５（ａ）に示すＡ−Ａ’線に沿った信号強度差が示されている。
【００４９】
図５（ａ）に示す例では、２つの遮光機構１０２ａおよび１０２ｂが備えられており、開状態において、遮光機構１０２ａは＋Ｙ側に退避し、遮光機構１０２ｂは−Ｙ側に退避する。そして、閉状態の場合には、遮光機構１０２ａは−Ｙ側に挿入され、遮光機構１０２ｂは＋Ｙ側に挿入される。図５（ａ）に示す例では、遮光機構１０２ａおよび１０２ｂは同期して、つまり、連動して制御される。この結果、Ｙ軸方向に沿って複数の信号強度差１１２が得られ、被写体像のテクスチャ成分との判別が容易となる。
【００５０】
ここでは、遮光機構１０２ａおよび１０２ｂは、撮像素子１０４の画素領域における中心を原点として、それぞれ±Ｙ軸方向において同一の座標となるように連動して駆動制御される。この場合、遮光機構１０２ａおよび１０２ｂの状態が開状態から閉状態に変化すると、所定の閾値１１３以上（閾値以上）の信号強度差１１２が検出される画素の座標は撮像素子の中心に対して±Ｙ軸方向に同一の座標となる。
【００５１】
図５（ｂ）に示すように、閾値１１３以上の信号強度差１１２があったとしても、±Ｙ軸方向において同一の座標でなければ遮光機構の状態は変化しておらず、信号強度差は被写体像のテクスチャ成分１１４の一部分１１６に起因することになる。
【００５２】
一方、図５（ｃ）に示すように、閾値１１３以上の信号強度差１１２が±Ｙ軸方向において同一の座標で検出される場合には、遮光機構１０２ａおよび１０２ｂの開閉状態が変化していることになる。
【００５３】
このように、複数の遮光機構１０２ａおよび１０２ｂが反対向きに連動して移動する場合、画像において信号強度差が生じる像高に応じて被写体像のテクスチャ成分１１４による信号強度差とエッジ１１１による信号強度差とを区別することができる。
【００５４】
＜ガルバノメーター以外の駆動部＞
上述の説明では、駆動部１０３にガルバノメーターを用いて、ガルバノメーターに印加する電圧に応じて遮光機構１０２の開閉状態を制御するようにした。一方、制御パラメータに応じて遮光機構１０２の状態を制御可能であればよく、例えば、圧力又は熱などの制御パラメータによって遮光機構の開閉状態を制御するようにしてもよい。この場合においても、圧力又は熱が小さい場合に遮光機構が閉状態となることが望ましい。
【００５５】
図６は、図１に示す撮像装置で行われる遮光機構の状態検出処理を示すフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理は、制御部１０５の制御下で行われる。
【００５６】
遮光機構状態検出処理を開始すると、制御部１０５はフレームの各々において、遮光機構１０２のエッジに垂直な方向に沿って信号強度差１１２を検出する（ステップＳ９０１）。そして、制御部１０５は、信号強度差１１２が所定の閾値１１３以上であるか否かを判定する（ステップＳ９０２）。
【００５７】
信号強度差１１２が閾値１１３以上であると（ステップＳ９０２において、ＹＥＳ）、制御部１０５は遮光機構１０２の状態が閉状態に変化したと判定して、ガルバノメーターに印加する電圧を上げて遮光機構１０２を開状態に変化させる（ステップＳ９０３）。そして、制御部１０５は遮光機構状態検出処理を終了する。
【００５８】
一方、信号強度差１１２が閾値１１３未満であると（ステップＳ９０２において、ＮＯ）、制御部１０５は、遮光機構１０２は開状態であると判定し、ガルバノメーターに印加する電圧を変化させず、遮光機構状態検出処理を終了する。
【００５９】
このように、本発明の第１の実施形態では、画素間に生じる信号強度差に応じて、遮光機構の開閉状態を制御するようにしたので、遮光機構の状態変化に起因する所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。
【００６０】
［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態による撮像装置の一例について説明する。なお、第２の実施形態による撮像装置の構成は、図１に示す撮像装置と同様である。
【００６１】
前述の第１の実施形態では、１フレームにおける画素間の信号強度差に応じて遮光機構の状態（開閉状態）を検出した。一方、第２の実施形態による撮像装置では、複数フレームにおける画像を用いて、遮光機構１０２のエッジ１１１に起因する信号強度差であるか又は被写体像のテクスチャ１１４による信号強度差であるかを区別する。これによって、第２の実施形態では、遮光機構１０２の状態検出の精度を向上させる。
【００６２】
図７は、本発明の第２の実施形態による撮像装置において、遮光機構の状態を検出する際の複数の画像を取得する条件を説明するための図である。そして、図７（ａ）は第１の画像を取得する第１のフレームを示す図であり、図７（ｂ）は第２の画像を取得する第２のフレームを示す図である。そして、図７（ｃ）は第１および第２の画像における信号強度を示す図である。
【００６３】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、第１および第２のフレームでは、ともに遮光機構１０２のエッジ１１１に垂直な方向に沿って信号強度差を求めているが、第１および第２のフレームでは結像光学系１０１の状態が異なっている。ここでは、図７（ａ）においては図７（ｂ）よりも結像光学系１０１のズーム状態がテレ側となっている。
【００６４】
第２の実施形態では、結像光学系１０１の状態が異なる複数の画像を用いることによって、後述するように、遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差と被写体像のテクスチャ１１４による信号強度差とを区別する。
【００６５】
＜ズームが異なる場合＞
信号強度差が被写体像のテクスチャ１１４の一部分１１６に起因している場合、結像光学系１０１の状態が異なる複数の画像間では、信号強度差が検出される像高が異なる。例えば、図７（ａ）においては図７（ｂ）よりも画角が狭くなっているので、被写体像のテクスチャ１１４の一部分１１６に起因する信号強度差は、周辺像高において検出される。
【００６６】
一方、信号強度差が遮光機構１０２のエッジ１１１に起因している場合、結像光学系１０１のズーム状態が異なる複数の画像間において、信号強度差が検出される像高（図７に示すＹ座標）は等しくなる。
【００６７】
よって、結像光学系１０１の状態が異なる複数の画像において、信号強度差が生じる像高を比較することによって、遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差と被写体像のテクスチャ１１４による信号強度差とを区別することができる。その結果、遮光機構１０１の状態検出の精度が向上して、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。
【００６８】
＜フォーカスが異なる場合＞
図７においては、結像光学系１０１の状態が異なる一例として、結像光学系１０１のズーム状態が異なる場合について説明したが、結像光学系１０１のフォーカス状態が異なっていてもよい。フォーカス状態が合焦状態から離れている程、被写体像のテクスチャ１１４の鮮鋭度が低下する。このため、フォーカス状態が異なる複数の画像間において、信号強度差の鮮鋭度が変化した場合には被写体像のテクスチャの一部分１１６による信号強度差と判定する。一方、信号強度差の鮮鋭度が変化しなかった場合には、遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差であると判定する。
【００６９】
なお、図７（ｃ）に示すように、信号強度差１１２が生じる箇所の傾斜角度θを用いて鮮鋭度を判定する。
【００７０】
＜コントラストＡＦとの兼用＞
監視カメラのように連続して画像を取得する撮像装置では、コントラストＡＦを行うためフォーカスレンズをウォブリングする。よって、ウォブリングによって取得された複数の画像を用いて遮光機構１０１の開閉状態を検出すれば、コントラストＡＦを行いつつ、遮光機構１０２の状態を検出することができる。
【００７１】
このように、本発明の第３の実施形態では、遮光機構の状態検出の精度を向上させて、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。
【００７２】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態による撮像装置の一例について説明する。なお、第３の実施形態による撮像装置の構成は、図１に示す撮像装置と同様である。また、第３の実施形態においても、複数フレームにおける画像を用いて、遮光機構１０２の状態検出を行う。
【００７３】
第３の実施形態では、撮像装置１００の露出設定（絞り又は露光時間）が異なる複数の画像を用いて遮光機構１０２の状態を検出する。
【００７４】
図８は、本発明の第３の実施形態による撮像装置において露出設定を変更した際の信号強度分布を説明するための図である。そして、図８（ａ）は第１の画像を取得する第１のフレームにおける信号強度分布を示す図であり、図８（ｂ）は第２の画像を取得する第２のフレームにおける信号強度分布を示す図である。
【００７５】
図示のように、第２のフレームにおいては、第１のフレームよりも露出設定が明るくされている。なお、第３の実施形態においては、遮光機構１０２によって遮光された部分１０９における画素信号がダークレベルと同程度になるように、透過率が十分小さい遮光機構１０２が用いられている。
【００７６】
第３の実施形態では、露出設定が異なる複数の画像を用いて、後述するように、遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差と被写体像のテクスチャの一部分１１６による信号強度差とを区別する。
【００７７】
一般に、露出設定が明るい程、被写体像が得られる部分１１５の画素の信号強度は、大きくなる。例えば、ＥＶ値が＋１変化する毎に、画素の信号強度は２倍になる。一方、遮光機構１０２によって遮光された部分１０９については、露出設定を変更しても画素の信号強度は変化しない。
【００７８】
よって、露出設定を変更した際に、信号強度差が生じた箇所において相対的に信号強度が大きい側の信号強度が変化し、相対的に信号強度が小さい側の信号強度が変化しなかった場合には、遮光機構のエッジ１１１による信号強度差と判定する。一方、相対的に信号強度が大きい側の信号強度と相対的に信号強度が小さい側の信号強度ともに変化した場合には、被写体像のテクスチャの一部分１１６による信号強度差と判定する。
【００７９】
＜鮮鋭度による判定＞
露出条件が異なる場合には、被写体像の動きブレ（露光時間の場合）又はボケ（絞りの場合）の状態が変化するので、被写体像のテクスチャの鮮鋭度が変化する。よって、信号強度差の鮮鋭度を用いて、被写体像のテクスチャ１１４による信号強度差と遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差とを区別するようにしてもよい。
【００８０】
このように、本発明の第３の実施形態では、露出設定が異なる複数の画像間における信号強度差を比較するようにしたので、遮光機構１０２の状態検出の精度が向上し、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。
【００８１】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態による撮像装置の一例について説明する。なお、第４の実施形態による撮像装置の構成は、図１に示す撮像装置と同様である。また、第４の実施形態においても、複数フレームにおける画像を用いて、遮光機構１０２の状態検出を行う。
【００８２】
図示はしないが、第４の実施形態による撮像装置１００は、被写体を照明するための照明装置を備えている。そして、照明の輝度が異なる複数の画像を用いて、後述するように、遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差と被写体像のテクスチャ１１４による信号強度差とを区別する。
【００８３】
一般に、照明の輝度が２倍になると、被写体像に対応する画素の信号強度は２倍となる。一方、遮光機構１０２によって遮光された部分の画素については、信号強度は変化しない。よって、第３の実施形態と同様に、照明の輝度が異なる複数の画像間において、信号強度差を比較すれば、遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差と被写体像のテクスチャ１１４による信号強度差とを区別することができる。その結果、遮光機構１０２の状態検出の精度が向上して、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。
【００８４】
なお、照明の輝度が異なる場合には、照明の輝度が”０”、つまり、照明装置をＯＦＦにした場合を含む。従って、照明装置のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて得られた複数の画像を用いて遮光機構１０２の状態を検出するようにしてもよい。
【００８５】
［第５の実施形態］
続いて、本発明の第５の実施形態による撮像装置の一例について説明する。なお、第５の実施形態による撮像装置の構成は、図１に示す撮像装置と同様である。また、第５の実施形態においても、複数フレームにおける画像を用いて、遮光機構１０２の状態検出を行う。
【００８６】
前述の第１乃至第４の実施形態では、被写体像のテクスチャ状態を変化させて得た複数の画像を比較することによって、遮光機構１０２の状態検出精度を向上させるようにした。一方、第５の実施形態においては、遮光機構１０２のエッジ１１１の状態を変化させて得られた複数の画像を比較することによって、遮光機構１０２の状態を検出する。
【００８７】
図９は、本発明の第５の実施形態による撮像装置において、遮光機構の状態を検出する際の複数の画像を取得する条件を説明するための図である。そして、図９（ａ）は第１の画像を取得する第１のフレームを示す図であり、図９（ｂ）は第２の画像を取得する第２のフレームを示す図である。
【００８８】
第１のフレームおよび第２のフレームの各々において、遮光機構１０２のエッジ１１１に垂直な方向に沿って信号強度差を求める。ここでは、第１のフレームおよび第２のフレームにおいて遮光機構１０２のエッジ１１１の状態が異なっている。図示のように、図９（ｂ）に示す第２のフレームにおいては、図９（ａ）に示す第１のフレームよりもガルバノメーターに印加する電圧を上げて、遮光機構１０２のエッジ１１１の位置を撮像素子１０４の周辺側（＋Ｙ側）に変化させる。
【００８９】
信号強度差がエッジ１１１に起因している場合、エッジ１１１の位置を変えて得られた複数の画像間において、信号強度差が検出される像高（図９においてはＹ座標）が変化する。一方、信号強度差が被写体像のテクスチャに起因している場合には、エッジ１１１の位置を変えて得られた複数の画像間において、信号強度差が検出される像高は変化しない。
【００９０】
従って、エッジ１１１の位置を変えて得られた複数の画像間において、信号強度差が生じる像高を比較すれば、遮光機構１０２のエッジ１１１による信号強度差と被写体像のテクスチャ１１４による信号強度差とを区別することができる。
【００９１】
その結果、第５の実施形態では、遮光機構１０２の状態検出の精度を向上させて、所望の画像が取得できない期間を短縮することができる。
【００９２】
図１０は、本発明の第５の実施形態による撮像装置における遮光機構の状態検出処理を示すフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理は、制御部１０５の制御下で行われる。
【００９３】
図６に示すフローチャートのステップと同一のステップについては同一の参照部号を付して説明を省略する。なお、ここでは説明しないが、第２乃至第４の実施形態による撮像装置の各々においても同様にして遮光機構の状態検出処理が行われる。
【００９４】
信号強度差１１２が閾値１１３以上であると（ステップＳ９０２において、ＹＥＳ）、制御部１０５は遮光機構１０２の状態が閉状態に変化したと判定して、ガルバノメーターに印加する電圧を変化させる（ステップＳ９０３）。そして、制御部１０５は、閾値１１３以上の信号強度差１１２が検出される像高が変化したか否かを判定する（ステップＳ１００１）。
【００９５】
閾値１１３以上の信号強度差１１２が検出される像高が変化すると（ステップＳ１００１において、ＹＥＳ）、制御部１０５は信号強度差１１２が遮光機構１０２のエッジ１１１に起因していると判定する。そして、制御部１０５はガルバノメーターに印加する電圧を上げて、遮光機構１０２を開状態に変化させる（ステップＳ１００２）。その後、制御部１０５は遮光機構状態検出処理を終了する。
【００９６】
一方、閾値１１３以上の信号強度差１１２が検出される像高が変化しないと（ステップＳ１００１において、ＮＯ）、制御部１０５は信号強度差１１２が被写体像のテクスチャに起因すると判定する。そして、制御部１０５はガルバノメーターに印加する電圧を初期値に戻して、遮光機構状態検出処理を終了する。
【００９７】
このような処理を行うことによって、遮光機構が閉状態に変化している場合に遮光機構が開状態であると誤って判定することを防止できる。さらに、遮光機構が開状態である場合に遮光機構が閉状態に変化したと誤って判定することを防止することができる。
【００９８】
遮光機構が閉状態に変化している場合に、遮光機構が開状態であると誤って判定すると、所望の画像が取得できない期間が長くなってしまう。また、遮光機構が開状態である場合に遮光機構が閉状態に変化したと誤って判定すると、ガルバノメーターに印加する電圧が必要以上に大きくなる。この結果、消費電力の増大および発熱による撮像装置の寿命の低下を招いてしまう。そして、上述のような制御を行えば、このような事態を防止することができる。
【００９９】
＜駆動モードが異なる場合＞
ところで、複数フレームの画像を用いて遮光機構の状態を検出する場合には、単一フレームの画像で遮光機構の状態を検出するよりも、遮光機構の状態検出に要する時間が長くなる。遮光機構の状態検出に要する時間を短縮するために、ステップＳ１００１において撮像素子１０４の駆動モードを変更するようにしてもよい。
【０１００】
例えば、遮光機構１０２の状態を検出するフレームにおいて、撮像素子１０４において画素の間引き読み出しを行うようにしてもよい。前述のように、遮光機構１０２の状態検出の精度は、エッジ１１１に垂直な方向に沿った信号強度差に応じて決定される。よって、遮光機構１０２のエッジ１１１に平行な方向（水平方向）にのみ間引き読み出しを行えば（読み出し画素数を変更すれば）、遮光機構の状態検出の精度を低下させることなく読み出しを高速化することができる。
【０１０１】
さらに、ステップＳ１００１において、遮光機構１０２のエッジ１１１が検出されると予想される部分（つまり、画素）のみを選択的に読み出すようにすれば、画素信号の読み出しを高速化することができる。
【０１０２】
なお、前述の第２乃至第５の実施形態で説明した手法は単独で用いるようにしてもよく、組み合わせて用いるようにしてもよい。
【０１０３】
このように、本発明の実施の形態によれば、遮光機構を備えた撮像装置において、所望の画像が取得できない期間を短縮することが可能となる。
【０１０４】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【０１０５】
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
【０１０６】
［その他の実施形態］
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。
【符号の説明】
【０１０７】
１００  撮像装置
１０１  結像光学系
１０２  遮光機構
１０３  駆動部
１０４  撮像素子
１０５  制御部
１０６  ＣＰＵ
１０７  演算部
１０８  制御回路
１１１  エッジ
【図１】
2018116139.tif 000003
【図２】
2018116139.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018116139.tif 000009
【図８】
2018116139.tif 000010
【図９】
2018116139.tif 000011
【図１０】
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