(57)【要約】      （修正有）【課題】画像処理とモニター監視の両方に最適な撮像を安価に実現可能なビデオカメラ、及びそれを用いた画像監視システムを提供する。【解決手段】ビデオカメラは、光像を電気信号に変換する光電変換部である固体撮像素子１０３と、固体撮像素子１０３から出力される電気信号を、複数の経路にフレーム周期で振り分ける信号選択部である信号選択回路１０４と、各経路に対応して、固体撮像素子１０３における感度を制御する感度制御部である感度制御手段１０９とを備える。【選択図】図１
2011160320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光像を電気信号に変換する光電変換部と、
前記光電変換部から出力される前記電気信号を、複数の経路にフレーム周期で振り分ける信号選択部と、
各前記経路に対応して、前記光電変換部における感度を制御する感度制御部とを備える、
ビデオカメラ。
【請求項２】
前記光電変換部は、電荷の蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段を有し、
前記感度制御部は、前記蓄積時間制御手段を制御する、
請求項１に記載のビデオカメラ。
【請求項３】
前記各経路に対応して配置され、前記電気信号をそれぞれ処理する複数の信号処理部をさらに備え、
前記複数の信号処理部は、前記光電変換部における感度の制御要求信号を出力し、
前記感度制御部は、前記制御要求信号に基づいて、前記光電変換部における感度を制御する、
請求項１または２に記載のビデオカメラ。
【請求項４】
前記光電変換部は、固体撮像素子である、
請求項１〜３のいずれかに記載のビデオカメラ。
【請求項５】
前記感度制御部は、
前記複数の信号処理部から前記制御要求信号を受信し、いずれかを選択する設定値選択部と、
前記設定値選択部において選択された前記制御要求信号を送信する送信部とを備える、
請求項３または４に記載のビデオカメラ。
【請求項６】
前記感度制御部は、
前記複数の信号処理部から前記制御要求信号を受信し、いずれかを選択し、選択した前記制御要求信号を送信するマイクロコンピュータを備える、
請求項３または４に記載のビデオカメラ。
【請求項７】
前記光電変換部から出力される前記電気信号を利得調整可能に増幅させて前記信号選択部に出力する増幅部をさらに備え、
前記感度制御部は、前記増幅部における利得を制御する、
請求項２〜６のいずれかに記載のビデオカメラ。
【請求項８】
前記光電変換部は、前記増幅部を内蔵する、
請求項７に記載のビデオカメラ。
【請求項９】
前記感度制御部は、前記光電変換部における感度を上げる場合、前記蓄積時間制御手段を優先的に制御し、前記光電変換部における感度を下げる場合、前記増幅部を優先的に制御する、
請求項７または８に記載のビデオカメラ。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記信号処理部は、
前記電気信号を処理して映像信号とし、前記映像信号における特徴領域を検出する画像特徴検出部と、
前記画像特徴検出部において前記特徴領域が検出された場合に、前記特徴領域の感度を検出する感度検出部と、
前記特徴領域の感度に基づいて、前記特徴領域の感度の前記制御要求信号を出力する設定要求部とを備える、
請求項３〜６のいずれかに記載のビデオカメラ。
【請求項１１】
前記特徴領域は、映像中の人物、人物の顔、文字の少なくとも１つが含まれる領域である、
請求項１０に記載のビデオカメラ。
【請求項１２】
前記光電変換部から出力される前記電気信号に対する複数の階調補正特性を有する階調補正部をさらに備え、
前記階調補正部は、前記各経路に対応した各前記階調補正特性を用いて、前記電気信号を補正する、
請求項１〜１１のいずれかに記載のビデオカメラ。
【請求項１３】
前記光電変換部は、前記階調補正部を内蔵する、
請求項１２に記載のビデオカメラ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載のビデオカメラを備える、画像監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像監視を行うシステムに用いられるビデオカメラおよびその画像監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラの映像から画像特徴を抽出する画像処理を行う従来の画像監視システムでは、その画像処理に適した条件で対象物を撮影する必要がある。しかし、その撮影条件で撮影した映像では、人が監視モニターで監視するには必ずしも適したものではないことも多く、１つのビデオカメラの映像を画像特徴抽出の画像処理と、目視による監視のためのモニターへの表示との両方に用いると、何れかの用途に対して不十分であるか、両方が最良とならないという問題があった。
【０００３】
この改善策として、カメラ内部に入射光像を２つに分割する２分光光学系を用いるとともに、それぞれの光像に対して別々の撮像素子を配置し、一方の撮像素子の出力からは監視モニターに出力する映像信号を生成し、他方の撮像素子の出力は画像処理に使用するものがある（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１１−２３４６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の場合には２分光光学系が必要であり、また、撮像素子も複数個用いるなど高価にならざるを得ないものであった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、画像処理とモニター監視の両方に最適な撮像を、安価に実現可能なビデオカメラ、およびそれを用いた画像監視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】
【０００７】
本発明にかかるビデオカメラは、光像を電気信号に変換する光電変換部と、前記光電変換部から出力される前記電気信号を、複数の経路にフレーム周期で振り分ける信号選択部と、各前記経路に対応して、前記光電変換部における感度を制御する感度制御部とを備える。
【０００８】
また、本発明にかかる画像監視システムは、前述のビデオカメラを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるビデオカメラによれば、光像を電気信号に変換する光電変換部と、前記光電変換部から出力される前記電気信号を、複数の経路にフレーム周期で振り分ける信号選択部と、各前記経路に対応して、前記光電変換部における感度を制御する感度制御部とを備えることにより、複数の光電変換部を必要とせずに、画像処理とモニター監視の双方にそれぞれ最適な撮像を安価に実現することが可能となる。
【００１０】
また、本発明にかかる画像監視システムによれば、前述のビデオカメラを備えることにより、複数の光電変換部を必要とせずに、画像処理とモニター監視の双方にそれぞれ最適な撮像を安価に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る構成を示すブロック構成図である。
【図２】電子シャッター動作の説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る動作を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る動作を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る動作を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る構成を示すブロック構成図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る動作を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る構成を示すブロック構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る構成を示すブロック構成図である。
【図１０】この発明のマイクロコンピュータの処理ステップを示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態４に係る構成を示すブロック構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係る構成を示すブロック構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る構成を示すブロック構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態６に係る構成を示すブロック構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態６の階調補正の特性例を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態６に係る動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１は実施の形態１のビデオカメラの一部を示すブロック構成図である。図１において、ビデオカメラは、レンズ光学系の構成要素であるレンズ１０１と、同様にレンズ光学系の構成要素である絞り機構１０２と、撮影対象の光像を電気信号に変換する光電変換部としての固体撮像素子１０３とを備える。固体撮像素子１０３は、電荷の蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段としての電子シャッター機能を有している。
【００１３】
さらにビデオカメラは、固体撮像素子１０３から出力される電気信号を２つの経路にフレーム周期で振り分ける信号選択部としての信号選択回路１０４と、信号選択回路１０４からの第１の出力経路に接続された信号処理部である第１の映像信号処理回路１０５と、第１の映像信号処理回路１０５に接続された第１の出力回路１０６とを備える。本実施の形態１では、第１の映像信号処理回路１０５、および第１の出力回路１０６は、図示しない画像処理回路、または画像処理システムに好適な信号を形成する。
【００１４】
さらにビデオカメラは、信号選択回路１０４からの第２の出力経路に接続された信号処理部である第２の映像信号処理回路１０７と、第２の映像信号処理回路１０７に接続された第２の出力回路１０８とを備える。本実施の形態１では、第２の映像信号処理回路１０７、および第２の出力回路１０８は、図示しない監視モニターに好適な信号を形成する。
【００１５】
さらにビデオカメラは、第１の映像信号処理回路１０５、および第２の映像信号処理回路１０７で生成される感度の制御要求信号を受けて、固体撮像素子１０３に具備された蓄積時間制御手段としての電子シャッター機能の電子シャッター時間を制御する感度制御部である感度制御手段１０９を備える。
【００１６】
＜Ａ−２．動作＞
固体撮像素子１０３の電子シャッターの動作概念を図２に示す。同図は固体撮像素子１０３上の１つの受光素子（１画素）からの信号の取り出し方を示したものであって、電荷読み出しスイッチがＯＮしたときに、それまでの間に入射した光を電気信号に変換した総和が取り出される。
【００１７】
電子シャッターがＯＦＦの場合（上図）、１つの画素からの信号読み出しはフレーム、あるいはフィールドの周期（信号読み出し周期と称し、以下の説明ではフレーム周期とする）で行われる。これらの周期に比べて電荷読み出しスイッチがＯＮしている期間は短いため、電子シャッターがＯＦＦの場合の電荷蓄積時間は、この信号読み出し周期と同一と考えてよい。
【００１８】
電子シャッターがＯＮの場合（下図）、通常の信号読み出し周期の間に少なくとも１度電荷読み出しスイッチがＯＮし、それまでに溜まっていた電荷を掃き捨てる動作を行う。そして、この電荷の掃き捨てから次の読み出しまでの間が電荷蓄積時間となる。この電荷掃き捨てのタイミングを制御することにより電荷蓄積の時間が調整でき、感度制御が実現される。以後電荷蓄積時間を電子シャッター時間と称することとする。
【００１９】
なお、固体撮像素子１０３にはＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型などの種類があり、その駆動方法も異なるが、電子シャッターの基本原理は電荷蓄積時間の制御にあり、本発明でも電荷蓄積時間の制御方法の一つとして電子シャッターを採用するものであり、固体撮像素子１０３の種類に依存して駆動方法が異なる場合も含むものである。
【００２０】
信号選択部としての信号選択回路１０４の動作を図３、図４により説明する。信号選択回路１０４は図３に示したように、図示しない装置内のタイミング発生部で生成された選択信号によって、固体撮像素子１０３からの信号を第１の出力と第２の出力に切り替えるスイッチ動作を行う。選択信号は、フレーム周期で選択出力先を変更するものであって、それにより固体撮像素子１０３からの信号はフレーム毎に出力先が切り替えられる。
【００２１】
図４はそれらの信号を図示したものであって、選択信号によって出力先がフレームごとに異なることが判る。選択信号は図示しない装置内のタイミング発生部で生成されるとしたが、これは単にフレーム周期でその切り替わりを指示できるものであれば良く、固体撮像素子１０３からのタイミング信号出力などで同等のものがあればそれを用いても良い。
【００２２】
例えば図５には、信号選択回路１０４が、選択信号が入力される毎にそれまでの選択経路を他方の経路に切り替える動作をするものである場合を示しており、選択信号に例えば固体撮像素子１０３から出力されるフレーム同期パルスを用いることで、上記例と同じ動作となることを示している。このような回路は容易に構成することが可能で、本発明はその切り替え方法に依存するものではない。
【００２３】
次に、感度制御手段１０９の動作について説明する。本実施の形態１での感度制御は、すなわち電子シャッター時間（電荷蓄積時間）の制御であって、例えば図６に示した構成で実現される。
【００２４】
図６に示すように、感度制御手段１０９は、固体撮像素子１０３からフレーム同期パルスが入力される設定値選択部である設定値選択回路１２０および送信部であるシリアル送信回路１２１を備える。
【００２５】
設定値選択回路１２０は、第１の映像信号処理回路１０５、および第２の映像信号処理回路１０７から出力される、それぞれの処理に応じた所望の電子シャッター時間の設定値（制御要求信号）を受け、固体撮像素子１０３の動作タイミングを示すフレーム同期パルスに従って、２つの電子シャッター時間の設定値のいずれかを選択して出力する設定値選択部として動作する。
【００２６】
シリアル送信回路１２１は、設定値選択回路１２０において選択された電子シャッター時間の設定値（制御要求信号）を、固体撮像素子１０３に送信する送信手段として動作する。本実施の形態１では、固体撮像素子１０３が動作設定値をシリアル通信で受信する場合の例で示しているが、もちろんシリアル通信に限られるものではなく、用いる固体撮像素子１０３が有する通信方法に応じた通信手段であれば良いことは言うまでもない。
【００２７】
固体撮像素子１０３、感度制御手段１０９を構成する設定値選択回路１２０およびシリアル送信回路１２１、そして先に説明した信号選択回路１０４、第１の映像信号処理回路１０５、第２の映像信号処理回路１０７の相互動作について図７を用いて説明する。
【００２８】
図７（ａ）は、固体撮像素子１０３の撮像動作と同期して、フレーム毎に出力されるフレーム同期パルスである。このフレーム同期パルスは、感度制御手段１０９における設定値選択回路１２０、シリアル送信回路１２１、および信号選択回路１０４に入力される。
【００２９】
図７（ｄ）の設定値選択回路１２０は、固体撮像素子１０３に送信すべき電子シャッター時間の設定値の選択を切り替え、図７（ｅ）のシリアル送信回路１２１は、フレーム同期パルスの到来に応じて設定値選択回路１２０が選択出力した電子シャッター時間の設定値を固体撮像素子１０３に転送する。また、図７（ｇ）（ｈ）の信号選択回路１０４は、固体撮像素子１０３からの映像出力信号を第１の映像信号処理回路１０５に出力するのか、第２の映像信号処理回路１０７に出力するのかを切り替える。
【００３０】
図７（ｂ）は、第１の映像信号処理回路１０５から出力される電子シャッター時間の設定値を示している。第１の映像信号処理回路１０５は、該回路に入力された映像信号を基に、次に受け取る映像信号に適した電子シャッター時間の設定値を出力するので、現在入力されている映像信号の終了付近で設定値は更新されている（図７（ｂ）（ｇ））。
【００３１】
同様に、図７（ｃ）の第２の映像信号処理回路１０７から出力される電子シャッター時間の設定値は、信号選択回路１０４から第２の映像信号処理回路１０７に出力される映像信号を基に、次に受け取る映像信号に適した電子シャッター時間の設定値を出力するので、現在入力されている映像信号の終了付近で設定値は図７（ｃ）に示した更新周期となる（図７（ｃ）（ｈ））。
【００３２】
設定値選択回路１２０は、フレーム同期パルスが到来したとき、第１の映像信号処理回路１０５から出力される電子シャッター時間の設定値と、第２の映像信号処理回路１０７から出力される電子シャッター時間の設定値との選択を切り替えるので、例えば図７（ｄ）に示したような選択結果となる。図７（ｄ）において、図中で１と記載されている部分は、第１の映像信号処理回路１０５から出力される電子シャッターの設定値が選択出力され、図中で２と記載されている部分は、第２の映像信号処理回路１０７から出力される電子シャッターの設定値が選択出力されていることを示している。
【００３３】
設定値選択回路１２０により選択出力される設定値は、図７（ｅ）で示すように、シリアル送信回路１２１により固体撮像素子１０３に伝送される。さらに図７（ｆ）で示すように、固体撮像素子１０３はその電子シャッター時間の設定値に従った露光時間で撮像し、次のフレームで映像信号として出力する。そのため、固体撮像素子１０３からは、第１の映像信号処理回路１０５からの設定値に従った出力と、第２の映像信号処理回路１０７からの設定値に従った出力とが交互に現れている。
【００３４】
信号選択回路１０４は、この交互に出力される映像信号を、第１の映像信号処理回路１０５と第２の映像信号処理回路１０７とに振り分けて出力するので、図７（ｇ）、（ｈ）に示すように、第１の映像信号処理回路１０５からの設定値に従った出力は第１の映像信号処理回路１０５に、また第２の映像信号処理回路１０７からの設定値に従った出力は第２の映像信号処理回路１０７にそれぞれ出力される。
【００３５】
なお、図示した例では、設定から該当する映像信号を固体撮像素子１０３が出力までの遅れ時間は１フレームであったが、この遅れ時間は必ずしも１フレームと決まっているわけではない。例えば、遅れが２フレームであった場合は、信号選択回路１０４の出力先を逆にすれば良いだけで、本発明を限定する条件ではない。
【００３６】
上記のように、１つの固体撮像素子１０３から、第１の映像信号処理回路１０５による設定値に従った出力と、第２の映像信号処理回路１０７による設定値に従った出力とが出力され、それら２種類の映像信号出力は、信号選択回路１０４により設定値を出した映像信号処理回路に正しく振り分けられるので、第１の映像信号処理回路１０５および第２の映像信号処理回路１０７にそれぞれ適した映像信号を入力することができる。
【００３７】
例えば、第１の映像信号処理回路１０５では、画像処理を施す対象が被写体像の一部でそれが暗部にあり、第２の映像信号処理回路１０７では、監視モニターに全体像が出力されるような場合、第２の映像信号処理回路１０７に適した露光時間よりも、第１の映像信号処理回路１０５に適した露光時間は長くなるが、本構成を用いることによりその要求は同時に満たされ、いずれの映像信号処理も最適に行うことができる。
【００３８】
＜Ａ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態１によれば、ビデオカメラにおいて、光像を電気信号に変換する光電変換部である固体撮像素子１０３と、固体撮像素子１０３から出力される電気信号を、複数の経路にフレーム周期で振り分ける信号選択部である信号選択回路１０４と、各経路に対応して、固体撮像素子１０３における感度を制御する感度制御部である感度制御手段１０９とを備えることで、複数の固体撮像素子１０３を必要とせずに、画像処理とモニター監視の双方にそれぞれ最適な撮像を安価に実現することが可能となる。
【００３９】
また、本発明にかかる実施の形態１によれば、ビデオカメラにおいて、光電変換部である固体撮像素子１０３は、電荷の蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段を有し、感度制御部である感度制御手段１０９は、蓄積時間制御手段を制御することで、感度を適切に制御し、画像処理とモニター監視の双方にそれぞれ最適な撮像を安価に実現することが可能となる。
【００４０】
また、本発明にかかる実施の形態１によれば、ビデオカメラにおいて、各経路に対応して配置され、電気信号をそれぞれ処理する複数の信号処理部である第１の映像信号処理回路１０５、および第２の映像信号処理回路１０７をさらに備え、第１の映像信号処理回路１０５、および第２の映像信号処理回路１０７は、光電変換部である固体撮像素子１０３における感度の制御要求信号を出力し、感度制御部である感度制御手段１０９は、制御要求信号に基づいて、固体撮像素子１０３における感度を制御することで、制御要求信号に従った適切な感度制御が可能となり、画像処理とモニター監視の双方にそれぞれ最適な撮像を安価に実現することができる。
【００４１】
また、本発明にかかる実施の形態１によれば、ビデオカメラにおいて、光電変換部は、固体撮像素子であることで、画像処理とモニター監視の双方にそれぞれ最適な撮像を安価に実現することが可能となる。
【００４２】
また、本発明にかかる実施の形態１によれば、ビデオカメラにおいて、感度制御部である感度制御手段１０９は、複数の信号処理部である第１の映像信号処理回路１０５、および第２の映像信号処理回路１０７から制御要求信号を受信し、いずれかを選択する設定値選択部である設定値選択回路１２０と、設定値選択回路１２０において選択された制御要求信号を、光電変換部である固体撮像素子１０３に送信する送信部であるシリアル送信回路１２１とを備えることで、制御要求信号に従った適切な感度制御が可能となり、画像処理とモニター監視の双方にそれぞれ最適な撮像を安価に実現することができる。
【００４３】
また、本発明にかかる実施の形態１によれば、画像監視システムにおいて、前述のビデオカメラを備えることで、複数の固体撮像素子１０３を必要とせずに、画像処理とモニター監視の双方にそれぞれ最適な撮像を安価に実現することが可能な画像監視システムを提供できる。
【００４４】
＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．構成＞
上記実施の形態１では、感度制御手段１０９が、第１の映像信号処理回路１０５および第２の映像信号処理回路１０７から出力される所望の電子シャッター時間の設定値を選択して出力する設定値選択回路１２０と、該設定値選択回路１２０から出力される電子シャッター時間の設定値を固体撮像素子１０３に送信するシリアル送信回路１２１とを備える構成例を示したが、これらは選択して送信するだけの機能を持つ構成であり、図８に示すように、マイクロコンピュータ１２２によって、電子シャッター時間の設定値を選択し、その設定値を固体撮像素子１０３に伝送することにより実現することができる。
【００４５】
マイクロコンピュータは、ビデオカメラ内で他の用途に用いられている場合も多くあり、その場合、同じマイクロコンピュータ１２２で感度制御手段１０９としての機能も兼ねることが可能で、装置を安価に実現できる効果がある。
【００４６】
＜Ｂ−２．効果＞
本発明にかかる実施の形態２によれば、ビデオカメラにおいて、感度制御部である感度制御手段１０９は、複数の信号処理部である第１の映像信号処理回路１０５、および第２の映像信号処理回路１０７から制御要求信号を受信し、いずれかを選択し、選択した制御要求信号を送信するマイクロコンピュータ１２２を備えることで、制御要求信号に従った適切な感度制御が可能となり、画像処理とモニター監視の双方にそれぞれ最適な撮像をより安価に実現することができる。
【００４７】
＜Ｃ．実施の形態３＞
＜Ｃ−１．構成＞
図９は本発明の実施の形態３によるビデオカメラの一部を示すブロック構成図である。図９において、ビデオカメラは、レンズ光学系の構成要素であるレンズ１０１と、同様にレンズ光学系の構成要素である絞り機構１０２と、監視対象の光像を電気信号に変換する光電変換手段としての固体撮像素子２０１と、固体撮像素子２０１から出力される信号を２つの経路に振り分ける信号選択手段としての信号選択回路１０４と、信号選択回路１０４からの第１の出力経路に接続された第１の映像信号処理回路１０５と、第１の映像信号処理回路１０５に接続された第１の出力回路１０６と、信号選択回路１０４からの第２の出力経路に接続された第２の映像信号処理回路１０７と、第２の映像信号処理回路１０７に接続された第２の出力回路１０８とを備える。固体撮像素子２０１は、電子シャッター機能を有している。
【００４８】
さらにビデオカメラは、固体撮像素子２０１と信号選択回路１０４との間に、固体撮像素子２０１の出力信号を利得制御可能に増幅する増幅部としてのゲインコントロール回路２０２と、感度制御手段としてのマイクロコンピュータ２０３とを備える。
【００４９】
電子シャッター時間の制御による感度調整の係数をＴ、ゲインコントロール回路２０２による増幅率をＧとすると、ゲインコントロール回路２０２からの出力信号はＴ×Ｇに比例したものとなり、これら（利得）を制御することで感度制御がなされる。
【００５０】
なお、図９においてはマイクロコンピュータ２０３を備えているが、電子シャッター時間設定と、利得制御信号の設定とが可能な感度制御手段が備えられてもよい。
【００５１】
＜Ｃ−２．動作＞
マイクロコンピュータ２０３が行う感度制御情報の更新処理のフローを図１０に示す。図１０は、第１の映像信号処理回路１０５および第２の映像信号処理回路１０７から出力される感度の制御要求信号に対してそれぞれ実行されるものであって、処理の内容は同一である。
【００５２】
図１０に示したように、最初に、映像信号処理回路からの感度の制御要求が、現在の感度制御に対して「感度を上げる」のか「感度を下げる」のか、あるいは現状のままで「変更なし」であるのかを判断する。「変更なし」の場合は処理を終結する（ステップＳ１）。
【００５３】
「感度を上げる」である場合は、まず蓄積時間制御手段における電子シャッターの時間制御で感度を上昇させることが可能かを試みる（ステップＳ２）。要求を満たす電子シャッターの時間が設定可能な最大時間を越えている場合は、電子シャッターの時間を最大値に変更した上で（ステップＳ３）、更に不足する感度上昇分はゲインコントロール回路２０２の利得設定を増大させて補う（ステップＳ４）。要求を満たす電子シャッターの時間が設定可能な最大時間を越えない場合は、電子シャッターの時間をその時間に変更する（ステップＳ５）。
【００５４】
「感度を下げる」である場合は、まずゲインコントロール回路２０２の利得設定を減少させることを試みる（ステップＳ６）。要求を満たすゲインコントロール回路２０２の利得設定が設定可能な最小値よりも小さくなる場合は、ゲインコントロール回路２０２の利得設定を最小に変更した上（ステップＳ７）で、更に不足する感度減少分は蓄積時間制御手段における電子シャッターの時間を短くして補う（ステップＳ８）。要求を満たすゲインコントロール回路２０２の利得設定が設定可能な最小値よりも大きくなる場合は、利得設定をその値に変更する（ステップＳ９）。
【００５５】
ゲインコントロール回路２０２による増幅動作では雑音の発生は不可避であるため、上記のように「感度を上げる」場合は、電子シャッターの時間を優先して調整し、「感度を下げる」場合は、ゲインコントロール回路２０２の利得設定を優先することにより、雑音の発生を最小にできる効果がある。
【００５６】
＜Ｃ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態３によれば、ビデオカメラにおいて、光電変換部である固体撮像素子２０１から出力される電気信号を利得調整可能に増幅させて信号選択部である信号選択回路１０４に出力する増幅部であるゲインコントロール回路２０２をさらに備え、感度制御部である感度制御手段１０９は、ゲインコントロール回路２０２における利得を制御することで、固体撮像素子２０１における蓄積時間制御手段のみによる感度制御では感度が十分でない場合にも、適切な感度に制御することが可能となる。
【００５７】
また、本発明にかかる実施の形態３によれば、ビデオカメラにおいて、感度制御部である感度制御手段１０９は、光電変換部である固体撮像素子２０１における感度を上げる場合、蓄積時間制御手段を優先的に制御し、固体撮像素子２０１における感度を下げる場合、増幅部であるゲインコントロール回路２０２を優先的に制御することで、増幅動作の際に発生する雑音を抑制することができる。
【００５８】
＜Ｄ．実施の形態４＞
＜Ｄ−１．構成＞
上記実施の形態３では増幅部としてゲインコントロール回路２０２を用いたが、ゲインコントロール回路２０２が内蔵されている固体撮像素子２１０を用いても良い。図１１に示した構成では、固体撮像素子２１０は、蓄積時間制御手段としての電子シャッター機能と増幅部としてのゲインコントロール回路とを有する。その他の構成については、実施の形態３に示したものと同様であるので、説明を省略する。
【００５９】
この場合、マイクロコンピュータ２０３による、電子シャッター時間の設定とゲインコントロール回路の利得設定とは、いずれも固体撮像素子２１０に対して実行される。ゲインコントロール回路を別途設ける必要が無いため、より安価に実現できるという効果がある。
【００６０】
なお、図１１においてはマイクロコンピュータ２０３を備えているが、電子シャッター時間設定と、利得設定とが可能な感度制御手段が備えられてもよい。
【００６１】
また、実施の形態３の図１０において示した動作は、本実施の形態４においても適用可能である。
【００６２】
＜Ｄ−２．効果＞
本発明にかかる実施の形態４によれば、ビデオカメラにおいて、光電変換部である固体撮像素子２１０は、増幅部であるゲインコントロール回路２０２を内蔵することで、ゲインコントロール回路２０２を別個設けることなく、安価に適切な感度制御ができる。
【００６３】
＜Ｅ．実施の形態５＞
＜Ｅ−１．構成＞
図１２は本発明の実施の形態５によるビデオカメラの一部を示すブロック構成図である。図１２において、ビデオカメラは、信号処理部としての第１の映像信号処理回路１０５の内部に構成される、電気信号を処理して映像信号とし、その映像信号における特徴領域を検出し、特徴領域がある場合に、その感度を検出する感度検出部としての顔検出処理部３００と、顔検出処理部３００から出力される画面内部での顔の位置（特徴領域）を示す感度等の情報である顔領域情報に基づいて、該顔領域に含まれる輝度値から次の感度設定を求め、制御要求信号としてマイクロコンピュータ２０３に出力する設定要求部としての感度設定要求処理部３０１とを備える。
【００６４】
顔検出処理部３００を介して、信号選択回路１０４から信号は第１の出力回路１０６（図示せず）に出力される。その他の構成については、実施の形態４に示すものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６５】
なお、図１２においてはマイクロコンピュータ２０３を備えているが、電子シャッター時間設定と、利得設定とが可能な感度制御手段が備えられてもよい。
【００６６】
また、実施の形態３の図１０において示した動作は、本実施の形態５においても適用可能である。
【００６７】
また、ゲインコントロール回路２０２が固体撮像素子２１０に内蔵されず、別個に備えられてもよい。
【００６８】
＜Ｅ−２．動作＞
顔検出処理部３００は、入力される画面フレームの中での顔の有無を検出する画像特徴情報抽出手段（図示せず）によって特徴領域が検出された場合に、その特徴領域の感度を検出するものであって、顔が検出された場合には、顔の出現とその顔が検出された特徴領域の位置、輝度情報である顔領域情報とを感度設定要求処理部３０１に出力する。
【００６９】
感度設定要求処理部３０１は、その顔が存在する領域の輝度が所望の範囲となるように感度の変更を求める要求をマイクロコンピュータ２０３に出力する。例えば、画面内で顔が検出されても、その部分が暗い場合、感度設定要求処理部３０１は所望の明るさとなるよう感度を上げた感度設定を要求する。逆にその部分が明るすぎる場合、感度設定要求処理部３０１は所望の明るさとなるよう感度を下げた感度設定を要求する。また、顔が検出されない場合には、感度設定は変更する必要が無く、現状を維持した設定を要求する。
【００７０】
図１３は、車番（車のナンバープレート）を検出処理する場合の例である。図１２における顔検出処理部３００の代わりに、車番号検出部３０２を備えるものである。
【００７１】
車番号検出部３０２は、入力される画面フレームの中での文字を検出し、画面内に道路が映るようにビデオカメラが固定された場合、走行する車のナンバープレートが画面内で出現する場所はおおよそ決定する。その位置において、文字すなわちナンバープレートが検出されたとき、ナンバープレートの出現、出現位置などの情報である車番検出情報を、感度設定要求処理部３０１に出力する。感度設定要求処理部３０１は、そのナンバープレートが存在する領域の輝度が所望の範囲となるように感度の変更を求める要求を出力する。
【００７２】
上記のように、顔や文字などを画像特徴情報抽出手段によって検出し、その部分の輝度が所望の明るさとなるように、感度の制御要求信号を出力するようにしたので、特定画像に対して最適な条件での撮像が可能になる。
【００７３】
＜Ｅ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態５によれば、ビデオカメラにおいて、少なくとも１つの信号処理部である第１の映像信号処理回路１０５は、電気信号を処理して映像信号とし、映像信号における特徴領域を検出する画像特徴検出部である画像特徴情報抽出手段と、画像特徴情報抽出手段において特徴領域が検出された場合に、特徴領域の感度を検出する感度検出部である顔検出処理部３００と、特徴領域の感度に基づいて、特徴領域の感度の制御要求信号を出力する設定要求部である感度設定要求処理部３０１とを備えることで、特徴領域において検出された特定画像に対して、最適な条件での撮像が可能になる。
【００７４】
また、本発明にかかる実施の形態５によれば、ビデオカメラにおいて、特徴領域は、映像中の人物、人物の顔、文字の少なくとも１つが含まれる領域であることで、人物、人物の顔、文字が含まれる画像に対して、最適な条件での撮像が可能になる。
【００７５】
＜Ｆ．実施の形態６＞
＜Ｆ−１．構成＞
図１４は本発明の実施の形態６によるビデオカメラの一部を示すブロック構成図である。図１４に示すように、実施の形態１における固体撮像素子１０３と信号選択回路１０４との間に、階調補正部としての階調補正回路４００を備えた構成となっている。その他の構成は、実施の形態１に示した構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７６】
階調補正回路４００は、固体撮像素子１０３から出力される電気信号に対する複数の階調補正特性を有する階調制御手段である。階調補正回路４００は、第１の補正特性と第２の補正特性を有し、それら２種類の補正特性を各経路に対応させて切り替えることが可能となっている。第１の補正特性と第２の補正特性を順次切り替えて、階調の補正処理を行う。
【００７７】
また、実施の形態３、４のように、ゲインコントロール回路２０２が別個または固体撮像素子１０３に内蔵されて備えられてもよい。
【００７８】
＜Ｆ−２．動作＞
監視モニター、あるいはＴＶモニターに出力する映像信号は、階調が線形ではなく、ガンマ補正特性（γ＝０．４５）と呼ばれる非線形な特性を持つことが必要である。一方で、画像特徴抽出などの画像処理においては、入射光量に比例した輝度値を用いて演算を行うことが求められることも多い。
【００７９】
本実施の形態６では、第１の映像信号処理回路１０５は用途を画像処理とし、第２の映像信号処理回路１０７は用途を監視モニターへの出力とし、これらに対応する階調補正回路４００が有する２つの補正特性を、図１５に示した第１の補正特性（γ＝１）、第２の補正特性（γ＝０．４５）とする。
【００８０】
階調補正回路４００における第１の補正特性と第２の補正特性の切り替え動作を図１６を用いて説明する。図１６は、信号選択回路１０４の動作を示した図４に、階調補正回路４００で施される補正処理を加えて表記したものである。
【００８１】
図１６に示すように、信号選択回路１０４の選択に合わせて、第１の補正特性と第２の補正特性の切り替えることにより、第１の補正特性による補正を施した信号が第１の映像信号処理回路１０５に出力され、第２の補正特性による補正を施した信号が第２の映像信号処理回路１０７に出力されるようになる。補正特性の切り替えは、信号選択回路１０４と同様に選択信号を用いても良く、あるいは図５に示したフレーム同期パルスによって切り替えても構わない。本発明では切り替え方法についての制約はない。
【００８２】
上記の通り、複数の補正特性を選択的に利用可能な階調補正回路４００を固体撮像素子１０３と信号選択回路１０４との間に配置する構成としたので、第１の映像信号処理回路１０５および第２の映像信号処理回路１０７において、個別に階調補正回路を設けずとも、それぞれに最適な階調補正を施すことが可能となる。
【００８３】
実施の形態６では、複数の補正特性を有し、選択した補正特性で処理可能な階調補正回路４００を用いたが、同回路が内蔵されている固体撮像素子を用いても良く、その場合でも全く同様な効果が得られることは明白である。その場合、更に階調補正回路を別途設ける必要が無いため、より安価に実現できるという効果もある。
【００８４】
＜Ｆ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態６によれば、ビデオカメラにおいて、光電変換部である固体撮像素子１０３から出力される電気信号に対する複数の階調補正特性を有する階調補正部である階調補正回路４００をさらに備え、階調補正回路４００は、各経路に対応した各階調補正特性を用いて、電気信号を補正することで、第１の映像信号処理回路１０５および第２の映像信号処理回路１０７において、個別に階調補正回路を設けずとも、それぞれに最適な階調補正を施すことが可能となる。
【００８５】
また、本発明にかかる実施の形態６によれば、ビデオカメラにおいて、光電変換部である固体撮像素子１０３は、階調補正部である階調補正回路４００を内蔵することで、階調補正回路４００を別個設けることなく、安価に適切な階調補正ができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の活用例として、画像処理と人によるモニタリングを同時に行う画像監視システムや画像処理システムで用いられるビデオカメラがある。また、特殊効果を生成するためのコンテンツ作成システムなどへの転用も可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０１  レンズ、１０２  絞り機構、１０３，２０１，２１０  固体撮像素子、１０４  信号選択回路、１０５  第１の映像信号処理回路、１０６  第１の出力回路、１０７  第２の映像信号処理回路、１０８  第２の出力回路、１０９  感度制御手段、１２０  設定値選択回路、１２１  シリアル送信回路、１２２，２０３  マイクロコンピュータ、２０２  ゲインコントロール回路、３００  顔検出処理部、３０１  感度設定要求処理部、３０２  車番号検出部、４００  階調補正回路。
【図１】
2011160320.tif 000003
【図２】
2011160320.tif 000004
【図３】
2011160320.tif 000005
【図４】
2011160320.tif 000006
【図５】
2011160320.tif 000007
【図６】
2011160320.tif 000008
【図７】
2011160320.tif 000009
【図８】
2011160320.tif 000010
【図９】
2011160320.tif 000011
【図１０】
2011160320.tif 000012
【図１１】
2011160320.tif 000013
【図１２】
2011160320.tif 000014
【図１３】
2011160320.tif 000015
【図１４】
2011160320.tif 000016
【図１５】
2011160320.tif 000017
【図１６】
2011160320.tif 000018