(57)【要約】【課題】夜間において高い品質な画像を撮像できる暗視撮像装置を提供する。【解決手段】暗視撮像装置は、光源素子からの近赤外光を照明光として照射する投光部（１１）と、投光部から照射される照明光の光量を制御する光量制御部（１３）と、投光部からの照明光により照明された被写体を撮像し、映像データを生成する撮像部（１２）と、撮像部により生成された映像データを記録する記録部（１４）と、を備える。光量制御部（１３）は、映像データが示す映像の全領域を構成する複数の分割領域のそれぞれについて光強度を判定し、その判定した結果に基づいて、照明光の照射領域における分割領域に対応する領域毎に照明光の光量を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外光を照射する光源素子を備え、所定の照射領域に対して前記光源素子からの近赤外光を照明光として照射する投光部と、
前記投光部から照射される照明光の光量を制御する光量制御部と、
前記投光部からの照明光により照明された被写体を撮像し、映像データを生成する撮像部と、
前記撮像部により生成された映像データを記録する記録部と、を備え、
前記光量制御部は、前記映像データが示す映像の全領域を構成する複数の分割領域のそれぞれについて光強度を判定し、その判定した結果に基づいて、前記照射領域において前記分割領域に対応する領域毎に前記照明光の光量を決定する、暗視撮像装置。
【請求項２】
前記光源素子は固体光源素子で構成される、請求項１に記載の暗視撮像装置。
【請求項３】
前記光量制御部は、映像データの明るさ情報に基づいて光強度のレベルを判定する、請求項１から２の何れか１つに記載の暗視撮像装置。
【請求項４】
前記投光部は、前記光量制御部からの制御に基づき、照射する照明光の光量を前記照明光の照射領域における前記分割領域に対応する領域毎に変調する光変調素子を備える、
請求項１記載の暗視撮像装置。
【請求項５】
前記光量制御部は、前記映像データに含まれる被写体の特徴を認識する機能をさらに備え、光強度の大きさを判定し、判定した光強度の大きさと判定された被写体の特徴に応じて、被写体に投写する照明光の光強度を決定する
請求項１から４のいずれか１つに記載の暗視撮像装置。
【請求項６】
前記投光部は所定のタイミングで照明光の照射を停止し、前記光量制御部は、照明光の照射を停止されたときに生成された映像データに基づき、被写体から反射された照明光と物体光とを判別する、
請求項１から５のいずれか１つに記載の暗視撮像装置。
【請求項７】
前記光量制御部は、前記映像データが示す映像内の一部の領域の光強度が所定値以上の場合に、光強度の判定対象から前記一部の領域を除外する、
請求項１から６のいずれか１つに記載の暗視撮像装置。
【請求項８】
前記分割領域の数を前記映像データが示す映像の明るさに応じて変更する、請求項１から６のいずれか１つに記載の暗視撮像装置。
【請求項９】
前記分割領域の数を前記投光部からの照明光の照射範囲の大きさに応じて変更する、請求項１から６のいずれか１つに記載の暗視撮像装置。
【請求項１０】
前記光量制御部は、前記照射領域における所定の領域の光強度を固定値に設定する、請求項１から９のいずれか１つに記載の暗視撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、近赤外線を照明光源として用いた暗視撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
防犯や防災対策のため、監視カメラ等の撮像装置による映像配信や記録が行われている。特に夜間での監視カメラ記録では光害防止の観点から、被写体への照明光は可視光を用いず近赤外光を用い、暗視カメラによる暗視撮像が行われている。
【０００３】
このような暗視撮像装置に用いられる照明として、近赤外光を発光する砲弾型ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を撮像用のカメラ周辺に複数個配置し、撮像範囲全体を照明するよう構成した暗視撮像装置が用いられている。
【０００４】
特許文献１は、撮影範囲内の任意のエリアを選択的に照明して撮影する撮影装置を開示する。この装置全体は、所定の領域を撮影する撮影手段と、撮影手段により撮影された画像を表示する表示手段と、所定の領域に照明光を照射する照明手段と、撮影手段により撮影された画像を構成する複数のエリアから所定のエリアを抽出して表示手段に表示する画像処理手段と、表示手段に表示される所定のエリアに対応する撮影対象位置に向けて照明光を照射すべく照明手段を制御する照明制御手段と、を備える。この構成により、撮影範囲を選択されたエリアごとに照明光を照射して当該エリアの撮影画像を所定の順に表示することで、照明光を照射するために要する消費電力の低減を図るとともに、鮮明な撮影画像を表示することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０２６６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
暗視撮像装置では、道路が延在する方向に平行に撮影を行う場合がある。このため、結果的に全画面のそれぞれのエリアにて撮像装置から被写体までの距離が１ｍから５０ｍ程度までと大きく異なる場合が発生する。そのため、照明光を均一に発光させると、近い被写体と遠い被写体では照明光の光強度に大きな差が発生することから、撮像装置のダイナミックレンジを超えてしまい、１コマの映像内において近い被写体では露出過多による白とび、遠い被写体では露出不足による黒つぶれといった現象が発生してしまう。
【０００７】
このダイナミックレンジ不足を解消するため、シャッタ速度の異なる複数枚の映像を用いて適正露出位置をつなぎ合わせることで、白とびや黒つぶれを緩和させる技術が用いられている。しかしながら、この技術では、映像全体のフレームレートは一番シャッタ速度の長いフレームレート（いわゆる長秒露光時のフレームレート）に制約される。このため、例えば、一般的な撮像素子（６０フレーム／秒）を用いた場合、５〜１５フレーム／秒のカクカクした映像が生成されてしまう。
【０００８】
また、特許文献１に記載の技術では発光エリアを撮像装置の画角内の１エリアのみに限定し、エリアごとに適切な露出で撮影できるよう対策されているが、画角の全ての部分を表示するには画面分割数分の映像フレームが必要となることから、例えば、通行車両を撮影するには画面分割数に応じた非常に高いフレームレートが記録できる撮像素子が必要となる。加えて、フレームレートの増加に伴い、１エリア毎に照射できる時間も短縮されてしまうため、結果として、照明の光量も増加させる必要があり、装置の大型化につながってしまう。
【０００９】
本開示は、夜間において高い品質な画像を撮像できる暗視撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様において、近赤外光を照射する光源素子を備え、光源素子からの近赤外光を照明光として照射する投光部と、投光部から照射される照明光の光量を制御する光量制御部と、投光部からの照明光により照明された被写体を撮像し、映像データを生成する撮像部と、撮像部により生成された映像データを記録する記録部と、を備える暗視撮像装置が提供される。光量制御部は、映像データが示す映像の領域を構成する複数の分割領域のそれぞれについて光強度を判定し、その判定した結果に基づいて、照明光の照射領域における分割領域に対応する領域毎に照明光の光量を決定する。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の暗視撮像装置によれば、撮像された映像の領域内の明るさの差が低減されるように、被写体を照明する照明光の光量を領域毎に適切に調整する。これにより、夜間のような照度の低い状況において高い品質の映像を撮像できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る暗視撮像装置の実施例を示す概略図である。
【図２】暗視撮像装置の投光部の構成例を示す概略図である。
【図３】暗視撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】光強度判定部による光強度レベルの判定動作を説明するための図である。
【図５】光強度判定部、光量補正部を画像処理手法により代用した場合の動作を示すフローチャートである。
【図６】形状判定機能を有する光強度判定部の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態２に係る投光部および撮像部の構成例を示す概略図である。
【図８】実施の形態３に係る投光部の構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１４】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１５】
（実施の形態１）
以下、図１〜図６を用いて実施の形態１を説明する。以下では本開示に係る暗視撮像装置の具体的な実施の形態として、投光部にプロジェクタ装置の構成を有する暗視撮像装置を説明する。
【００１６】
[１−１．構成]
暗視撮像装置は被写体を撮影して映像データ（動画）を生成する。特に、本実施の形態の暗視撮像装置は、撮影する領域を近赤外光で照明する機能を有しており、光量が少ない状況（例えば、夜間撮影）においても良好な画質で映像データを生成することができる。図１は、実施の形態１に係る暗視撮像装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、暗視撮像装置１は、投光部１１と、撮像部１２と、光量制御部１３と、記録部１４と、を含む。撮像部１２と投光部１１は、光量制御部１３を介して接続される。
【００１７】
投光部１１は、所定の照明範囲（画角）の被写体の領域に対して照明光を照射する。投光部１１は、照明する範囲全域のうちの一部分の領域における照明光の強度を変化させることが可能である。
【００１８】
撮像部１２は、所定範囲の被写体を撮像して画像信号を生成する。撮像部１２は、レンズなどの光学系と、ＣＭＯＳイメージセンサのような画像センサとを含む。本実施の形態では、説明の便宜上、撮像部１２の撮影範囲（すなわち画角）と投光部１１の照明範囲（照明の画角）とは略同一であるとする。
【００１９】
光量制御部１３は、照明光が照射される範囲において所定の分割領域毎に照明光の強度を制御する。光量制御部１３は、光強度判定部１０４と、光量補正部１０５と、光変調部１０６とを含む。光量制御部１３は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の制御回路を含む。
【００２０】
記録部１４は、撮像部１２により生成された画像データを記録する。記録部１４は、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＳＤＩ（Serial Digital Interface）、ＨＤ−ｂａｓｅＴ、ＬＡＮなどの通信回線によって撮像部１２に接続されている。記録部１４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、メモリカード、光ディスクなどのデータを記録可能な記録媒体を含む。
【００２１】
［１−１−１．投光部の構成］
図２は、投光部１１の光学的な構成と、投光部１１と撮像部１２の位置関係とを示す図である。図２に示すように、投光部１１と撮像部１２とは、それぞれの光軸ＡＺ１、ＡＺ２が平行になるように光軸ＡＺ１、ＡＺ２に直交する方向に並んで配置されている。
【００２２】
投光部１１は、照明装置２００と、リレー光学系３００と、映像生成部４００と、投写光学系５００とを備える。照明装置２００、リレー光学系３００及び映像生成部４００はキャビネット２に収容される。投写光学系５００はキャビネット２の外部に配置される。
【００２３】
投光部１１は、照明装置２００で生成された光を、映像生成部４００において、デジタルマイクロミラーデバイスを用いて光変調部１０６（図２には示していない）からの光変調信号に応じて変調することにより、映像光を生成する。投光部１１は、生成した映像光を投写光学系５００によって被写体等に投写する。以下、各部構成について詳細に説明する。
【００２４】
照明装置２００は近赤外光を出射する。照明装置２００は、近赤外光を出射する複数の半導体レーザー（以下「ＬＤ」と称す）２０１と、複数のレンズ２０２、２０３、２０４と、拡散板２０５と、反射ミラー２０６とを備える。レンズ２０２は、ＬＤ２０１からの出射光を平行光化するコリメートレンズである。レンズ２０３、２０４は平行光を収束して平行光を生成するアフォーカル系を構成する。具体的には、レンズ２０３は、複数のレンズ２０２からの平行光を集光するコンデンサレンズであり、レンズ２０４は、レンズ２０３からの光を平行光化する凹レンズである。拡散板２０５は、レンズ２０４からの光を拡散する拡散板であり、ミラー２０６は、機器の小型化のため、拡散板２０５からの光の進行方向を９０度回転させており、また、ミラー２０６は、拡散板２０５からの近赤外光をリレー光学系３００に出射する。
【００２５】
リレー光学系３００は、照明装置２００からの光を映像生成部４００に導く。リレー光学系３００は、ロッドインテグレータ３１０と、レンズ３０１、３０２、３０３とを備える。
【００２６】
レンズ３０１は照明装置２００からの光をロッドインテグレータ３１０へ導くレンズである。
【００２７】
ロッドインテグレータ３１０は、ガラスなどの透明部材によって構成される中実のロッドである。ロッドインテグレータ３１０は、入射する光を内部で複数回反射させることにより、光強度分布を均一化した光を生成する。なお、ロッドインテグレータ３１０は、な壁がミラー面によって構成される中空のロッドであってもよい。
【００２８】
レンズ３０２、３０３は、ロッドインテグレータ３１０からの出射光を映像生成部４００におけるＤＭＤ上に略結像するリレーレンズである。
【００２９】
映像生成部４００は、リレー光学系３００からの光を光変調部１０６からの光変調信号によって変調して映像光を生成する。映像生成部４００は、デジタルマイクロミラーデバイス（以下「ＤＭＤ」と称す）４１０と、ミラー４１１、４１２とを備える。
【００３０】
ミラー４１２は、リレー光学系３００から入射する光を全反射してミラー４１１に導く。ミラー４１１は、透光性部材からなり、臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。全反射した光は、ＤＭＤ４１０に入射する。
【００３１】
ＤＭＤ４１０は、ミラー４１１から入射する光を光変調部１０６からの変調信号に基づいて変調し、光強度の異なる映像光を時分割で生成する。ＤＭＤ４１０は、光変調素子の一例である。光変調素子は、ＤＭＤに限定されるものではなく、液晶表示素子を用いても良い。
【００３２】
具体的にはＤＭＤ４１０は、複数の可動式の微小ミラーを有する。各微小ミラーは、基本的に１画素に相当する。ＤＭＤ４１０は、光変調部からの変調信号に基づいて各微小ミラーの角度を変更することにより、反射光を投写光学系５００に向けるか否かを切り替える。ＤＭＤ４１０で反射された光のうち投写光学系５００に入射する光は、ミラー４１１に入射する。ミラー４１１に入射した光は、臨界角以下で入射する。従って、この光はミラー４１１を透過して投写光学系５００に入射する。
【００３３】
投写光学系５００は、映像生成部４００からの映像光を拡大して、被写体等に投写する。
【００３４】
［１−２．動作］
以上のように構成された暗視撮像装置１について、その動作を以下に説明する。
【００３５】
［１−２−１．光強度判定動作］
図３は、暗視撮像装置１における映像記録動作を示すフローチャートである。図３を参照して、暗視撮像装置１の動作を説明する。なお、以下では、図４（Ａ）に示すような被写体１０８ａ、１０８ｂ、１０９を撮影する場合を例として説明する。
【００３６】
暗視撮像装置１において、投光部１１は、均一な近赤外照明光を被写体（例えば、図４（Ａ）における被写体１０８ａ〜１０８ｂおよび１０９）に照射する（ステップＳ１）。撮像部１２は、照明光により照明された被写体により反射された反射光と、物体光とを受光し、映像データを生成する（ステップＳ２）。撮像部１２は、生成された映像データを光量制御部１３に送信する。
【００３７】
光量制御部１３は、光強度判定部１０４により、受信した映像データに基づき、映像の全体領域に含まれる部分的な領域毎に光強度レベルを判断する（ステップＳ３）。例えば、映像データが８ビットの情報である場合、映像データは２５６階調の光強度レベルを有することから、その映像データの光強度レベルの値を参照することにより光強度の強弱を判断することができる。光強度判定部１０４は、映像データが示す映像の全体領域を複数の領域に分割して管理し、分割領域毎に光強度レベルを判断する。各分割領域の光強度は、例えば、各分割領域に含まれる画素の光強度レベルの平均値を求めることで算出することができる。光強度判定部１０４は、光強度レベルの判定結果を示す情報を生成する。図４（Ｂ）は、光強度判定部１０４により生成される光強度レベルの判定結果を示す画像情報を示す図である。図４（Ｂ）に示すように、映像領域全体が複数の矩形状領域Ｒ１に分割され、各分割領域Ｒ１において画素の値がその分割領域の平均の光強度レベルに応じた値に設定されている。光強度判定部１０４は、判定結果を示す情報を光量補正部１０５に送信する。
【００３８】
なお、分割領域の形状は、矩形状に限定されず、設置条件に応じて適宜設定することができる。例えば、分割領域の形状は円錐状でもよい。また、分割数は、撮像部１２の画角すなわち投光部１１の照明範囲の画角に応じて変化させてもよい。例えば、撮像部１２の画角が広い場合、撮像部１２により撮像される被写体の大きさは小さくなる。このため、画角が広いほど、分割数をより多く（すなわち、分割領域をより小さく）設定してもよい。一方、画角が狭くなるにつれ、被写体がより拡大される。このため、画角が狭くなるにつれ、分割数をより少なく（すなわち、分割領域をより大きく）なるように設定してもよい。これにより、被写体移動時のノイズ影響を抑制することが可能となる。
【００３９】
また、領域の分割に替えて、撮像部１２により生成された映像データの解像度変換（モザイク処理）を行ってもよい。例えば、映像データがＦｕｌｌＨＤ（１９２０×１０８０画素）の場合、解像度を１／８に変換（モザイク処理）した場合、４８０×１３５画素の映像が出力される。その解像度変換処理において、元の６４画素に対応する領域内の光強度は平均化されて、それに対応する変換後の領域に出力される。結果として、元の６４画素に対応する変換後の領域の光強度レベルは、元の６４画素の領域に対する判定値として利用することが可能である。
【００４０】
投光部１１から照射される照明光は点光源に近い特性となる。このため、投光部１１と被写体の間の距離が遠くなるほど、被写体に照射される光の強度は低下する。また、照明光に対する被写体からの反射光の強度も、その距離が遠くになるにつれて急激に低下する。このため、被写体から物体光が照射されない場合、投光部１１と被写体の間の距離が遠くなるほど、撮像部１２で生成される映像データが示す映像における隣接画素間の光強度レベルの差は極端に変化する。そのため、映像データ内の隣接する領域間で、被写体との距離の差が大きくかつ光強度レベルの差が大きい場合、領域の分割数を増やすことにより、隣接する領域間での光強度レベルの変化を抑制できる。
【００４１】
［１−２−２．光量補正動作］
次に光量補正部１０５は、光強度判定部１０４から受信した判定結果に基づき、投光部１１にて照射される照明光量（すなわち、光変調レベル）を決定する（ステップＳ４）。光量補正部１０５は、光強度レベルの低い領域は光量を高めに補正し、光強度レベルの高い領域は光量を低めに補正するための補正データを生成する。例えば、図４（Ｂ）に示す光強度判定部１０４で生成された判定結果を示す画像情報の光強度レベルを反転させることで、図４（Ｃ）に示すような、光強度レベルの低い領域は光量を高めに補正し、光強度レベルの高い領域は光量を低めに補正するための補正データを生成する。ここで、補正データが示す画像の範囲は、投光部１１が照明光を照射する領域（範囲）を示す。補正データにおいて領域Ｒ２は、照明光が照射される照射領域を分割した領域であって、映像データにおける分割領域Ｒ１に対応する領域である。
【００４２】
この際、画面全体の光強度レベルの平均値を中心値として光強度レベルを補正することで、画面全体にわたって認識し易い露出の映像とすることができる。光量補正部１０５は、生成した補正データを光変調部１０６に送信する。
【００４３】
［１−２−３．光変調動作］
光変調部１０６は、光量補正部１０５から受信した補正データに基づき、投光部１１から照射される照明光の光強度を照射領域内の分割領域Ｒ２ごとに変調し、分割領域Ｒ２毎に変調された光強度を持つ照明光を照射する（ステップＳ５）。
【００４４】
具体的には、光変調部１０６は、光量補正部１０５から受信した補正データに基づき、照射領域において所定の領域毎に光量を制御するための変調信号を生成し、この変調信号によりＤＭＤ４１０を制御する。ＤＭＤ４１０はこの変調信号にしたがい所定の領域毎に光量を調整した照明光（近赤外光１０７ａ〜１０７ｃ）を生成し、被写体に照射する。
【００４５】
［１−２−４．映像取得・記録動作］
撮像部１２は、光強度が変調された照明光（近赤外光１０７ａ〜１０７ｃ）により照明された被写体１０８ａ〜１０８ｂおよび１０９を撮像し、映像データを生成する（ステップＳ６）。このように被写体からの反射光及び物体光に応じて光強度が変調された照明光（すなわち、近赤外光）を用いて被写体が撮像されるため、撮像部１２は、領域間での光強度レベルの差が少なく、白とびや黒つぶれが緩和された映像データを生成することが可能となる。図４（Ｄ）は、図４（Ａ）に示す被写体を上記のようにして光量補正された照明光を用いて撮像された映像の例を示す図である。図４（Ａ）に示すように明るさに差がある被写体１０８ａ、１０８ｂ、１０９を撮像した場合であっても、領域毎に光量を補正した照明光を用いて撮像することにより、図４（Ｄ）に示すように、全体として明るさの差が低減された映像が得られる。撮像部１２にて生成される映像データの光強度レベルに応じて、電子シャッタ速度や撮像素子ゲイン等が適時調整され、適切な露出値が設定される。その後、通信回線を通じて映像データが記録部１４に送信され、映像データが記録される（ステップＳ７）。
【００４６】
［１−２−５．ルーチン動作］
被写体は必ずしも静止しているとは限らず、動いている場合もある。このため、前のフレームでの被写体の状態に基づき設定した光量に基づき次のフレームで撮像部１２により被写体を撮像する場合、被写体の位置が移動している可能性があり、設定した光量が有効に機能しない可能性もある。そのため、上記一連の動作（Ｓ３〜Ｓ６）を繰り返し実行する（ステップＳ８）。これにより、被写体が移動した場合でも、それに追従して適切な照明光を設定することができ、光強度レベル差が少なく、白とびや黒つぶれが緩和された映像データを取得することが可能となる。
【００４７】
また、常に撮像部１２からの映像データにより補正のフィードバックを行った際、補正情報が重畳され、条件により明るさがハンチングする場合が発生する。これを回避するために、投光部１１から、変調されていない均一な照明光を周期的に照射するようにしている（ステップＳ９）。
【００４８】
［１−３．その他制御応用例］
撮像部１２での映像取得が１／６０秒間隔（６０ｆｐｓ）の場合、投光部１１に対して１／６０秒間隔以上でフィードバックするのが望ましい。また、光量制御部１３の動作も、撮像部１２からの映像データに対する遅延をできる限り小さくすることが望ましい。その際、専用のＦＰＧＡ等を用いて高速に処理することが望ましいが、費用や電力低減のため、汎用のコンピュータ等を用いても良い。汎用のコンピュータ等を用いる場合は、演算速度に応じて画像処理により処理を実施しても良い。例えば、光強度判定部１０４の処理を映像データの解像度変換とし、光量補正部１０５の映像データの色反転処理等で代替しても構わない。
【００４９】
図５は、光強度判定および光量補正を画像処理により行うときのフローチャートである。以下、図５を参照して、画像処理により光強度判定及び光量補正を実行する場合の処理について説明する。
【００５０】
光量制御部１３は、撮像部１２から出力された映像データを取得する（ステップＳ１１）。一般的に映像データは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の情報を有しているが、本実施の形態では近赤外単色光のみを扱っている。このため、光量制御部１３は、撮像部１２から出力された映像データに対してグレー変換処理を実施する（ステップＳ１２）。これにより、撮像部１２から出力された映像データを二値画像に変換する。次に、光量制御部１３は、画像の明るさの分布（ヒストグラム）を取得したのち、ヒストグラムを均等化処理する（ステップＳ１３）。これにより、コントラストを強め、より鮮明な画像に変換する。次に、光量制御部１３はメディアンフィルタ処理を行う（ステップＳ１４）。これにより、濃淡部のエッジ情報を残しながら、スパイク状の雑音を取り除く。その後、光量制御部１３は、ガウシアンフィルタを適用することで画像中のノイズを除去する（ステップＳ１５）。その後、光量制御部１３は、画像のネガポジ反転処理を行い、画像の濃淡が反転した画像を作成する（ステップＳ１６）。最後に、光量制御部１３は、作成した画像を光変調部１０６に送信する（ステップＳ１７）。このような手順により、汎用のコンピュータ等を用いて、一般的な画像処理手法により光強度判定部１０４、光量補正部１０５を代用することができる。
【００５１】
撮像部１２により生成された映像データにおける被写体の光強度レベルは、被写体と暗視撮像装置１の間の距離に応じて変化する。さらに、例えば、衣服や車の塗装などに近赤外線を吸収する塗料や染料が用いられていた場合、暗視撮像装置１と被写体の間の距離に関係なく、物体反射光は大幅に減少してしまう。その際、たとえ投光部１１の光出力を高めても、適正な露出値での映像取得は困難となる。そのような場合、光強度判定部１０４はさらに、顔やナンバープレートなどを認識する形状判定機能を有しても良い。すなわち、光強度判定部１０４は、顔やナンバープレートなどを認識することで、所望の情報の部分を特定し、その部分の光強度を選択的に調整する。これにより、赤外線を吸収する塗料等の影響を回避することが可能となる。また、逆に車のヘッドライトのように被写体からの物体光に非常に強い近赤外光が含まれる場合、ヘッドライトの領域を除外することで、ヘッドライトの影響を回避することが可能である。
【００５２】
図６は、形状判定機能を有する光強度判定部１０４の動作の例を示すフローチャートである。図６を用いて、形状判定機能を有する光強度判定部１０４の動作を説明する。なお、光強度判定部１０４において、顔、車等の検出したい被写体の特徴を示す特徴点が予め登録されている。
【００５３】
光量制御部１３は、撮像部１２より出力された映像データを取得する（ステップＳ２１）。光量制御部１３の光強度判定部１０４は、形状判定機能を用いて、映像データから、事前に登録してある顔・車等の特徴点を探索する（ステップＳ２２）。光強度判定部１０４は、事前に登録された特徴点が検出されたか否かを判断する（ステップＳ２３）。特徴点が検出できなかった場合、光強度判定部１０４は、通常の光強度レベルの判定を行う（ステップＳ２６）。一方、特徴点が検出された場合、光強度判定部１０４は、検出した特徴点に対応する被写体の映像上の位置すなわち座標を取得する（ステップＳ２４）。次に、光強度判定部１０４は、取得した座標位置において光強度レベルの判定を行う（ステップＳ２５）。
【００５４】
ステップＳ２５またはステップＳ２６での光強度レベル判定の結果に基づき、光強度判定部１０４は、判定した光強度レベルにおいて非常に強い光強度（すなわち、飽和値）がないか否かを判断する（ステップＳ２７）。具体的には、光強度判定部１０４は、ある領域の光強度レベルの判定値を、それに隣接する領域の光強度レベルの判定値と比較し、所定値以上の差がある場合に、局所的に強い光があると判断する。この場合、この座標位置に非常に強い物体光があるものと判断される。そして、光強度判定部１０４は、非常に強い物体光が検出された座標を取得する（ステップＳ２８）。その後、光強度判定部１０４は、ステップＳ２５にて取得した光強度レベル判定結果から、ステップＳ２８で取得した座標データの光強度レベル判定結果を除去する（ステップＳ２９）。これにより、物体光による影響を除外することが可能となる。最後に、光強度判定部１０４は、光強度レベル判定結果を光量補正部１０５に送信する（ステップＳ３０）。
【００５５】
なお、本実施の形態において、図１に記載の撮像部１２にはシリコン系半導体材料からなる撮像素子、図２に記載のＬＤ２０１には発光中心波長が８５０ｎｍの半導体レーザー（固体光源素子）を使用している。発光中心波長が８５０ｎｍの半導体レーザー２０１を使用した場合、ＤＭＤ４１０面上は、照明装置２００から発せられる照明光の光密度が非常に高いため、たとえ近赤外線光であっても撮像部１２において赤い発光が知覚されてしまう。暗視撮像装置１が道路等の通行人を撮影する場合に、通行人に撮影を知覚されないようにしたい場合は、例えば発光波長が９４０ｎｍの半導体レーザー２０１を使用してもよい。これにより、ＤＭＤ４１０の面状に赤い発光が現れなくなる。一方で、シリコン系半導体材料について、９４０ｎｍの光を発するものは、８５０ｎｍの光を発するものと比較して量子効率は低下する傾向がある。このため、例えばガリウム系半導体など、より近赤外線領域での量子効率の高い撮像素子を選択することが望ましい。
【００５６】
［１−４．効果等］
以上のように、本実施の形態において、暗視撮像装置１は、近赤外光を照射するＬＤ２０１（光源素子の一例）を備え、所定の照射領域に対してＬＤ２０１からの近赤外光を照明光１０７ａ〜１０７ｃとして照射する投光部１１（投光部の一例）と、投光部１１から照射される照明光１０７ａ〜１０７ｃの光量を制御する光量制御部１３（光量制御部の一例）と、投光部１１からの照明光１０７ａ〜１０７ｃにより照明された被写体を撮像し、映像データを生成する撮像部１２（撮像部の一例）と、撮像部１２により生成された映像データを記録する記録部１４（記録部の一例）と、を備える。
【００５７】
光量制御部１３は、映像データが示す映像の全領域を構成する複数の分割領域Ｒ１のそれぞれについて光強度を判定し、その判定した結果に基づいて、照射領域における分割領域Ｒ１に対応する領域Ｒ２毎に照明光の光量を決定する。
【００５８】
上記の構成を有する暗視撮像装置１によれば、撮像された映像の領域内の明るさの差が低減されるように、被写体を照明する照明光の光量を領域毎に適切に調整する。これにより、夜間のような照度の低い状況において高い品質の映像を撮像できる。すなわち、被写体と暗視撮像装置１の距離差による画面内の明るさの差を低減することが可能となり、映像の領域全体に亘り、露出過多・不足を軽減させるのに有効な暗視撮像装置１を提供することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、映像取得と投光動作のフィードバックの周期を、撮像部１２の映像フレームレート以上に設定してもよい。例えば、映像取得及び投光動作の周期が１／６０秒である場合に、映像取得と投光動作のフィードバックの周期を１／６０秒以上に設定してもよい。これにより、撮像部１２のフレームレートを落とすことなく、撮像領域全体に渡り露出過多・不足を軽減させるのに有効な暗視撮像装置を提供することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、光強度判定部１０４が形状判定機能を有してもよく、顔やナンバープレートなどの形状を認識し、所望の情報（人物、車両等）を含む領域を特定してもよい。そして、特定した所望の情報を含む領域に対して、光強度判定を行い、光強度レベルを制御してもよい。よって、衣服や車の塗装などに近赤外線を吸収する塗料や染料が用いられた場合でも、所望の情報を含む領域の光強度レベルを制御することができ、より確実に情報を取得することが可能となる。
【００６１】
また、本実施の形態では、車のヘッドライトのように被写体からの物体光に非常に強い強度の近赤外光が含まれる場合、そのような被写体を含む領域を光量の補正対象領域から選択的に除外してもよい。これにより、その影響を回避することが可能となる。
【００６２】
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
【００６３】
本開示の内容が、上記実施形態に示された具体例に限定されないことはもちろんであり、たとえば以下のような変形例が考えられる。
【００６４】
（実施の形態２）
実施の形態１では、図１に示すように、投光部１１および撮像部１２は、光軸に直交する方向に並べて配置されており、投光部１１の光軸の中心と撮像部１２の光軸の中心とがずれた配置となっていた。これに対して、本実施の形態では、投光部１１の光軸の中心と撮像部１２の光軸の中心が一致した構成を説明する。
【００６５】
図７は、実施の形態２に係る、光軸を一致させた投光部１１および撮像部１２の配置を示す概略図である。撮像部１２は、撮像光学系６００と、撮像素子６１０と、ケース６１５とを備える。撮像素子６１０はケース６１５内に配置されており、ケース６１５の外側に撮像光学系６００が取り付けられている。投光部１１は投写光学系５００を備える。
【００６６】
投光部１１における投写光学系５００と撮像部１２における撮像光学系６００は、それぞれの光軸ＡＺ１、ＡＺ２が直交するように配置されている。ハーフミラー７００が、投光部１１の投写光学系５００の光軸ＡＺ１と、撮像部１２の撮像光学系６００の光軸ＡＺ２とのそれぞれに対して４５度の角度をなすように配置されている。
【００６７】
投写光学系５００の射出瞳位置からハーフミラー７００までの光軸距離と、撮像光学系６００の入射瞳位置からハーフミラー７００までの光軸距離とが等しくなるように、投写光学系５００、撮像光学系６００及びハーフミラー７００が配置されている。また、投写光学系５００と、撮像光学系６００の画角は等しくなるように配置している。
【００６８】
このように構成することにより、投光部１１が照射する被写体像および撮像部１２が取得する映像に視差ズレ（パララックス）が無くなり、光強度レベル検出の位置精度を向上させることが可能となる。
【００６９】
（実施の形態３）
実施の形態１では、投光部１１においてＤＭＤ４１０を用いて２次元平面に映像を投写する照明装置の構成を説明した。照明装置は、１次元光線を走査する方法で映像を投写してもよい。
【００７０】
図８は、実施の形態３に係る、１次元光線を走査する方法で映像を投写する投光部１１の構成を示す概略図である。投光部１１は、ＬＤ８０１、レンズ８０２、反射ミラー８０３およびＭＥＭＳミラー８０４を備える。ＭＥＭＳミラー８０４は光変調素子の一例である。ＬＤ８０１、レンズ８０２、反射ミラー８０３およびＭＥＭＳミラー８０４はケース８内に密閉されている。レンズ８０２はＬＤ８０１からの出射光を平行光化するコリメートレンズである。反射ミラー８０３はＭＥＭＳミラー８０４に、ある一定角度で光線を進入させるための方向転換の役割を果たす。
【００７１】
ＭＥＭＳミラー８０４は、二軸のチルト機構を有する１枚のミラーである。ＭＥＭＳミラー８０４は、制御信号により画面縦方向（ピッチ方向）、画面横方向（ヨー方向）に角度を変更することが可能である。ＭＥＭＳミラー８０４に入射した光は、ＭＥＭＳミラー８０４にて、ヨー方向、ピッチ方向に光線角度を変化させられた後、投写光学系８００を通じて蛇行させた形で高速に投写される。ＭＥＭＳミラー８０４で制御される角度タイミングに応じてＬＤ８０１の出射光量を変化させることにより、照射面全体で明るさ分布の異なった投写が可能となる。このようにすることにより、投光部１１の部品点数やサイズが縮小され、小型化・低コスト化に寄与することが可能となる。もちろん、一軸のチルト機構を有するＭＥＭＳミラー８０４を２個使用し、それぞれ制御信号により画面縦方向（ピッチ方向）、画面横方向（ヨー方向）に角度を変更させるようにしても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７２】
実施の形態３に係る投光部１１の照射速度は撮像部１２のフレームレート以上に設定することが望ましい。たとえば、撮像部１２の映像取得フレームレートが１／６０秒間隔（６０ｆｐｓ）の場合、投光部１１から走査され照射面全体に走査が完了するまでの速度も１／６０秒間隔とするのが望ましい。このことにより、撮像部で取得する映像データには、走査による繋ぎ目が見える現象が抑制される。また、さらにちらつき防止のため走査速度を１／６０秒間隔よりも速くする場合は、映像取得タイミングの整数倍とすることが望ましい。これにより、走査にもとづく周期的なフリッカを防止することが可能となる。
【００７３】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜３を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜３で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００７４】
上記の実施の形態では、暗視撮像装置１の動作中、投光部１１から常時照明光が照射される例を説明した。照明光は所定の間隔で消灯するようにしてもよい。電灯のような被写体自体が発光している領域に対しては、上述のような光量補正を行っても無駄であるため、そのような領域に対しては光量補正を行わないようにしてもよい。この場合、電灯のような被写体自体が発光している領域を検出する必要がある。照明光を消灯したときの撮影において生成された映像データを使用することで、自ら発光している被写体を検出することができる。そこで、投光部１１は照明光の照射を所定の間隔で、例えば６０フレーム毎に停止してもよい。そして、光強度判定部１０４は、照明光の照射が停止したときに生成された映像データに基づき自ら発光している被写体（被写体が自ら発する物体光）と、そうでない被写体（被写体で反射された照明光）とを判別してもよい。また、照明が停止されるタイミングは記録されないフレームのタイミングに設定してもよい。
【００７５】
また、撮像部１２による撮影により生成された映像データが示す映像において光強度が所定値以上の領域がある場合、光強度判定部１０４は、その領域は光強度の判定対象から除外してもよい。明るい領域すなわち被写体に対しては補正する必要がないからである。
【００７６】
また、撮影範囲において電灯のような自ら発光する物体の領域が予め分かっている場合、予め操作者によって、その領域の位置が暗視撮像装置１に指定されてもよい。光量補正部１０５は、指定された領域に対して照射する照明光の光量を補正しないようにしてもよい。すなわち、光量補正部１０５は、照射領域における指定された領域の光強度は常に固定値に設定してもよい。これにより、光量補正が不要な範囲において光量補正処理を行う必要がなくなり、処理の軽減が図れる。
【００７７】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。
【００７８】
したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００７９】
また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本開示の暗視撮像装置は、被写体を照明する照明光の光量を領域毎に適切に調整するため、夜間のような照度の低い状況において高い品質の画像を撮像できる。このため、本開示の暗視撮像装置は、夜間のような照度の低い状況において映像を撮像する装置（監視カメラ等）に有用である。
【符号の説明】
【００８１】
１…暗視撮像装置
２…キャビネット
８、６１５…ケース
１１…投光部
１２…撮像部
１４…記録部
１０４…光強度判定部
１０５…光量補正部
１０６…光変調部
１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ…近赤外光
１０８ａ，１０８ｂ…被写体（人物）
１０９…被写体（車）
２００…照明装置
２０１、８０１…半導体レーザー
２０２、８０２…コリメートレンズ
２０３…コンデンサレンズ
２０４…凹レンズ
２０５…拡散板
２０６、８０３…反射ミラー
３００…リレー光学系
３０１〜３０３…レンズ
３１０…ロッドインテグレータ
４００…映像生成部
４１０…ＤＭＤ
４１１、４１２…ミラー
５００…投写光学系
６００…撮像光学系
６１０…撮像素子
７００…ハーフミラー
８００…投写光学系
８０４…ＭＥＭＳミラー
Ｒ１…映像データが示す映像における分割領域
Ｒ２…照射領域における分割領域
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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