(57)【要約】【課題】視野の変更が行われても露出状態を速やかに適正な状態とする。【解決手段】広視野カメラ３０は、撮像を行うことにより得られた広視野の映像から一部を抽出して、該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報ＲＥを生成する露出補正情報生成部を有する。広視野カメラ３０よりも視野の狭いＰＴＺカメラ４０は、広視野カメラ３０で生成された露出補正情報ＲＥを用いて露出制御を行う露出制御部を有する。情報ＳＥbに基づいてＰＴＺカメラ４０の視野変更が行われるとき、広視野カメラ３０の露出補正情報生成部は、情報ＳＥbに基づき視野変更後の視野の映像を抽出して、抽出した映像を適正露出とする露出補正情報ＲＥを生成してＰＴＺカメラ４０に供給する。ＰＴＺカメラ４０の露出制御部は、露出補正情報ＲＥを用いて露出制御を行う。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
広視野の第１撮像部で撮像を行うことにより得られた映像から、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部における視野変更後の視野領域の映像を抽出して、該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成する露出補正情報生成部と、
前記第２撮像部で前記視野変更が行われたとき、前記生成された露出補正情報を用いて前記第２撮像部の露出制御を行う露出制御部を有する
ことを特徴とする露出制御システム。
【請求項２】
広視野の第１撮像部で撮像を行うことにより得られた映像から、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部における視野変更後の視野領域の映像を抽出するステップと、
前記抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成するステップと、
前記第２撮像部で前記視野変更が行われたとき、前記生成された露出補正情報を用いて前記第２撮像部の露出制御を行うステップを有する
ことを特徴とする露出制御方法。
【請求項３】
広視野の第１撮像部で撮像を行うことにより得られた映像を利用して、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部の露出制御をコンピュータで行わせるプログラムであって、
前記広視野の第１撮像部で得られた映像から、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部における視野変更後の視野領域の映像を抽出するステップと、
前記抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成するステップと、
前記第２撮像部で前記視野変更が行われたとき、前記生成された露出補正情報を用いて前記第２撮像部の露出制御を行うステップを備えるプログラム。
【請求項４】
広視野の第１撮像部で撮像を行うことにより得られた映像を利用して、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部の露出制御をコンピュータで行わせるプログラムを記録した記録媒体であって、
前記広視野の第１撮像部で得られた映像から、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部における視野変更後の視野領域の映像を抽出するステップと、
前記抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成するステップと、
前記第２撮像部で前記視野変更が行われたとき、前記生成された露出補正情報を用いて前記第２撮像部の露出制御を行うステップを備えるプログラムを記録した記録媒体。
【請求項５】
広視野の第１のカメラと該第１のカメラよりも視野の狭い第２のカメラを用いて構成されたカメラ制御システムにおいて、
前記第１のカメラは、撮像を行うことにより得られた広視野の映像から一部を抽出して、該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成する露出補正情報生成部を有し、
前記第２のカメラは、前記第１のカメラで生成された露出補正情報を用いて露出制御を行う露出制御部を有し、
前記第２のカメラの視野変更が行われるとき、前記第１のカメラの露出補正情報生成部は、前記第２のカメラにおける前記視野変更後の視野領域の映像を抽出して、該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成し、前記第２のカメラの露出制御部は、前記視野変更を行ったとき前記露出補正情報を用いて露出制御を行う
ことを特徴とするカメラ制御システム。
【請求項６】
視野変更指示情報を生成する視野変更指示部を設け、
前記第２のカメラには、前記変更指示情報に応じて視野を変更する視野制御部を設け、
前記第１のカメラの露出補正情報生成部は、前記変更指示情報に基づき抽出する映像の領域を変更する
ことを特徴とする請求項５記載のカメラ制御システム。
【請求項７】
前記第１のカメラから出力する映像の視野範囲を出力領域として出力領域指示情報を行う出力領域指示部と、
前記第１のカメラと前記第２のカメラに対して前記視野変更指示の供給を行うとともに、前記第２のカメラに対して前記露出補正情報の供給を行う動作モードと、前記第１のカメラに対して前記出力領域指示情報の供給を行うとともに、前記第２のカメラに対して前記変更指示の供給を行い、前記第２のカメラに対する前記露出補正情報の供給は停止する動作モードを有した情報供給制御部を設けた
ことを特徴とする請求項６記載のカメラ制御システム。
【請求項８】
前記第１のカメラの露出補正情報生成部は、前記露出補正情報として、前記第２のカメラで視野変更後の視野領域の映像のＥＶ値を生成する
ことを特徴とする請求項５記載のカメラ制御システム。
【請求項９】
広視野の撮像部と、
前記撮像部で撮像を行うことにより得られた映像から一部の映像を抽出して該抽出した映像の歪み補正を行って出力する信号処理部と、
前記撮像部よりも視野の狭いカメラにおける視野変更後の視野領域の映像を抽出して、該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成する露出補正情報生成部を有する
ことを特徴とするカメラ。
【請求項１０】
撮像部と、
前記撮像部で撮像を行うことにより得られた映像を適正露出とする露出制御部を有し、
前記露出制御部は、前記撮像部の視野変更が行われたとき、前記撮像部よりも視野の広いカメラで得られた映像から視野変更後の視野領域の映像を抽出して生成された該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を用いて露出制御を行う
ことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、露出制御システム、露出制御方法、そのプログラムと記録媒体およびカメラ制御システムとカメラに関する。詳しくは、広視野の第１撮像部と第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部を用い、第２撮像部の視野変更を行うときには、第１撮像部で得られた広視野の映像を利用して、第２撮像部で視野変更後の視野領域の映像を適正露出とする露出補正情報を生成する。第２撮像部は、生成された露出補正情報を用いて視野変更が行われたときに露出制御を行うことで、視野変更後に得られる映像を速やかに適正露出とするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のカメラ制御システム、例えばＴＶ会議や遠隔監視などに用いられるカメラ制御システムでは、視野を切り替えることができるカメラを遠隔制御して、離れた位置からでも所望の映像が得られるようになされている。また、特許文献１では、雲台付きカメラと広角カメラを用いることで、雲台付きカメラで撮像された映像と、雲台付きカメラで撮影できる全範囲を広角カメラで撮像したパノラマ映像を得ることが開示されている。さらに、特許文献２の発明では、広角カメラを用いて撮像された映像の中から動きを検出して、動きのある物体を望遠カメラで追尾して撮像することが開示されている。
【０００３】
ここで、広視野の第１のカメラと第１のカメラよりも視野が狭く、視野変更が可能な第２のカメラを用いた従来のカメラ制御システムを図２３に示す。第１のカメラは、例えば撮像光学部に魚眼レンズを用いることで視野を広くしたいわゆる広角カメラ６０である。視野の変更が可能な第２のカメラは、例えば機械式パン・チルト機構やズーム機能によって視野変更を可能としたいわゆるＰＴＺカメラ７０である。
【０００４】
ユーザは、広角カメラ操作部８０wを操作し、情報ＳＥaを広角カメラ６０に対して供給する。この情報ＳＥaは、広角カメラ６０から出力する映像の視野領域を設定するための情報である。
【０００５】
広角カメラ６０の撮像光学部６１１として魚眼レンズを用いることで、例えば視野を図２４に示すように半球状の球面１０１として示すことができるとき、撮像素子６１３で得られる映像は、円形状の広視野像Ｇcを示すものとなる。ここで、撮像対象ＯＢに対してビデオモニタ９０wに表示する出力領域を領域ＯＢsとして設定すると、この領域ＯＢsは広視野像Ｇcにおける領域ＡＲsに相当するものとなる。したがって、図２３に示す広角カメラ６０は、情報ＳＥaによって設定された出力領域に対応する領域の画素信号を抽出する。例えば、情報ＳＥaによって領域ＯＢsが出力領域として設定されたとき、領域ＡＲsの画素信号を抽出する。さらに、領域ＡＲsの形状が撮像光学部６１１に応じた歪みを生じていることから、広角カメラ６０は、この歪みを補正する処理を行い、歪み補正された映像信号Ｖaを生成して出力する。この映像信号Ｖaをビデオモニタ９０wに供給することで、情報ＳＥaによって設定した出力領域の歪みのない映像をビデオモニタ９０wで表示できる。このように、ビデオモニタ９０wに供給される映像信号Ｖaは、出力領域に対応する領域の画素信号を抽出して歪み補正したものである。したがって、例えばズームイン操作によって高倍率の映像をビデオモニタ９０wに表示するときには、領域ＯＢsが狭くなり領域ＡＲsも狭くなる。このため、抽出される画素信号が少なくなり、図２３に示すように、ビデオモニタ９０wに表示される映像は画質が劣化したものとなる。
【０００６】
ユーザは、ＰＴＺカメラ操作部８０sを操作して、撮像方向やズーム比を指定する情報ＳＥbを生成して、ＰＴＺカメラ７０に供給する。この情報ＳＥbは、ＰＴＺカメラ７０で撮像する視野領域を設定するための情報である。
【０００７】
ＰＴＺカメラ７０は、情報ＳＥbにしたがって撮像方向の切り替えやズーム比を調整して撮像動作を行い、映像信号Ｖbを生成して出力する。この映像信号Ｖbをビデオモニタ９０sに供給することで、ＰＴＺカメラ７０で撮像された映像を表示できる。また、撮像対象ＯＢに対してビデオモニタ９０sに領域ＯＢsの映像を表示する場合、ＰＴＺカメラ７０では領域ＯＢsの被写体像が撮像素子の撮像面上の全体に結像されるようにＰＴＺ動作が行われる。このため、画質の劣化を生じていない領域ＯＢsの映像をビデオモニタ９０sで表示させることができる。しかし、ＰＴＺカメラ７０は視野が狭いことから、パン・チルト・ズーム動作（以下「ＰＴＺ動作」という）を行わないと、視野方向の異なる映像を得ることができない。なお、ＰＴＺ動作は、パン動作とチルト動作とズーム動作を全て行うことを示すものではなく、いずれか１つの動作あるいは複数の動作を組み合わせて行う場合も含めるものである。
【０００８】
このため、ユーザは、広角カメラ６０で得られた広視野映像を利用して全体の確認を行い、所望の視野の映像を高画質で得るときには、所望の視野の映像信号がＰＴＺカメラ７０から出力されるように、ＰＴＺカメラ７０の視野変更操作を行っている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−０３２３１９号公報
【特許文献２】特開２０００−１１５６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、広角カメラ６０とＰＴＺカメラ７０では、適正露出の映像を得ることができるように、露出制御が個々に行われている。この露出制御は、現在得られている映像の露出状態を数値化して、この露出状態を示す値が基準値と一致するように撮像素子の露光時間やアイリス等が制御されている。
【００１１】
ここで、ＰＴＺカメラ７０で視野変更が行われる場合、視野変更後の映像が得られてからでないと、この映像が適正な露出状態となるように露出制御を行うことができない。すなわち、視野変更後に得られた映像の露出状態を数値化して、この露出状態を示す値が基準値と一致するように撮像素子の露光時間やアイリス等が制御されることから、適正露出の映像が得られるまでに時間を要してしまう。
【００１２】
例えば、図２５の（Ａ）に示す撮像対象ＯＢの領域ＯＢs'を撮像しているＰＴＺカメラ７０で視野変更を行い、日陰となっている領域ＯＢsを撮像するものとした場合、視野変更時には露出状態が適正となっておらず、視野変更前は日向となっている領域ＯＢs'を撮像していたことから、図２５の（Ｂ）に示すように領域ＯＢsの映像はアンダー状態となってしまう。その後、視野変更後の映像が得られると、この映像に基づいて露出制御が行われて、図２５の（Ｃ）に示すように、領域ＯＢsの映像が適正露出となる。このため、適正露出の映像が得られるまでに時間を要してしまう。
【００１３】
そこで、この発明では、視野変更が行われても露出状態を速やかに適正な状態とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の概念は、撮像部で視野変更が行われるとき、この撮像部よりも広視野の映像から視野変更後の映像を抽出して、この抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成して、この露出補正情報を用いて露出制御を行うことで、視野変更後の映像を速やかに適正露出状態とすることにある。
【００１５】
この発明の露出制御システムは、広視野の第１撮像部で撮像を行うことにより得られた映像から、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部における視野変更後の視野領域の映像を抽出して、該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成する露出補正情報生成部と、前記第２撮像部で前記視野変更が行われたとき、前記生成された露出補正情報を用いて前記第２撮像部の露出制御を行う露出制御部を有するものである。
【００１６】
この発明の露出制御方法は、広視野の第１撮像部で撮像を行うことにより得られた映像から、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部における視野変更後の視野領域の映像を抽出するステップと、前記抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成するステップと、前記第２撮像部で前記視野変更が行われたとき、前記生成された露出補正情報を用いて前記第２撮像部の露出制御を行うステップを有するものである。
【００１７】
この発明のプログラムは、広視野の第１撮像部で撮像を行うことにより得られた映像を利用して、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部の露出制御をコンピュータで行わせるプログラムであって、前記広視野の第１撮像部で得られた映像から、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部における視野変更後の視野領域の映像を抽出するステップと、前記抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成するステップと、前記第２撮像部で前記視野変更が行われたとき、前記生成された露出補正情報を用いて前記第２撮像部の露出制御を行うステップを備えるものである。
【００１８】
この発明の記録媒体は、広視野の第１撮像部で撮像を行うことにより得られた映像を利用して、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部の露出制御をコンピュータで行わせるプログラムを記録した記録媒体であって、前記広視野の第１撮像部で得られた映像から、前記第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部における視野変更後の視野領域の映像を抽出するステップと、前記抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成するステップと、前記第２撮像部で前記視野変更が行われたとき、前記生成された露出補正情報を用いて前記第２撮像部の露出制御を行うステップを備えるプログラムを記録したものである。
【００１９】
この発明に係るカメラ制御システムは、広視野の第１のカメラと該第１のカメラよりも視野の狭い第２のカメラを用いて構成されたカメラ制御システムにおいて、前記第１のカメラは、撮像を行うことにより得られた広視野の映像から一部を抽出して、該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成する露出補正情報生成部を有し、前記第２のカメラは、前記第１のカメラで生成された露出補正情報を用いて露出制御を行う露出制御部を有し、前記第２のカメラの視野変更が行われるとき、前記第１のカメラの露出補正情報生成部は、前記第２のカメラにおける前記視野変更後の視野領域の映像を抽出して、該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成し、前記第２のカメラの露出制御部は、前記視野変更を行ったとき前記露出補正情報を用いて露出制御を行うものである。
【００２０】
この発明に係るカメラは、広視野の撮像部と、前記撮像部で撮像を行うことにより得られた映像から一部の映像を抽出して該抽出した映像の歪み補正を行って出力する信号処理部と、前記撮像部よりも視野の狭いカメラにおける視野変更後の視野領域の映像を抽出して、該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成する露出補正情報生成部を有するものである。また、撮像部と、前記撮像部で撮像を行うことにより得られた映像を適正露出とする露出制御部を有し、前記露出制御部は、前記撮像部の視野変更が行われたとき、前記撮像部よりも視野の広いカメラで得られた映像から視野変更後の視野領域の映像を抽出して生成された該抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を用いて露出制御を行うものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、広視野の映像から視野変更後の視野領域の映像が抽出されて、この抽出された映像を利用して適正露出とする露出補正情報を用いて視野変更後の露出制御が行われる。このため、視野変更が行われたとき、視野変更後の映像を速やかに適正露出の映像とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、露出制御システムの構成を示している。露出制御システム１０は、広視野の第１撮像部１１と、第１撮像部よりも視野の狭い第２撮像部１２、露出補正情報生成部１３及び露出制御部１４を有している。
【００２３】
露出補正情報生成部１３は、広視野の第１撮像部１１で得られた映像から、第２撮像部１２で視野変更が行われたときの変更後の視野領域の映像を抽出して、この抽出した映像を適正露出とする露出補正情報を生成する。
【００２４】
露出制御部１４は、第２撮像部１２で視野変更が行われたとき、露出補正情報生成部１３で生成された露出補正情報を用いて第２撮像部１２の露出制御を行う。
【００２５】
なお、広視野の第１撮像部１１と第２撮像部１２と露出補正情報生成部１３及び露出制御部１４は、一体に設けられていてもあるいは分離して設けられていても良い。
【００２６】
次に、第１撮像部１１と露出補正情報生成部１３が設けられた広角カメラ３０と、第２撮像部１２と露出制御部１４が設けられたＰＴＺカメラ４０を用いてカメラ制御システム２０を構成した場合について説明する。なお、ＰＴＺカメラ４０は、機械式パン・チルト機構やズーム機能を有しており、ＰＴＺ動作を行うことで視野を変更できるものである。
【００２７】
図２は、カメラ制御システム２０の構成を示している。広角カメラ３０は、情報供給制御部５０と接続されており、情報供給制御部５０から供給された情報ＳＥaによって設定された出力領域の画素信号を抽出する処理や、広角カメラ３０の撮像光学部によって生じた歪みを補正する処理を行い、歪みのない出力領域の映像信号Ｖaを生成して出力する。この映像信号Ｖaをビデオモニタ９０wに供給することで、情報ＳＥaによって設定した出力領域の映像を歪みのない状態として表示できる。
【００２８】
ＰＴＺカメラ４０は、情報供給制御部５０と接続されており、情報供給制御部５０から供給された情報ＳＥbにしたがって撮像方向の切り替えやズーム比を調整して視野変更を行う。また、視野範囲の映像を示す映像信号Ｖbを生成して出力する。この映像信号Ｖbをビデオモニタ９０sに供給することで、ＰＴＺカメラ４０で撮像された視野範囲の映像を表示できる。
【００２９】
情報供給制御部５０は、広角カメラ３０を制御するための広角カメラ操作部８０wと、ＰＴＺカメラを制御するためのＰＴＺカメラ操作部８０sに接続されている。また、情報供給制御部５０には、露出制御モード切替操作部５５が設けられている。露出制御モード切替操作部５５は、ＰＴＺカメラ４０の露出制御をＰＴＺカメラ内で自律的に行う自律モードとするか、広角カメラ３０から供給された露出補正情報ＲＥを用いて露出制御を行うことで速やかに適正露出の映像を得る高速モードとするか選択するためのものである。
【００３０】
情報供給制御部５０は、露出制御モード切替操作部５５によって露出制御モードが自律モードに設定されているとき、広角カメラ操作部８０wから供給された情報ＳＥaを広角カメラ３０に供給し、ＰＴＺカメラ操作部８０sから供給された情報ＳＥbをＰＴＺカメラ４０に供給する。また、情報供給制御部５０は、露出制御モード切替操作部５５によって露出制御モードが高速モードに設定されているとき、広角カメラ３０に対しては、広角カメラ操作部８０wからの情報ＳＥaに代えて、ＰＴＺカメラ操作部８０sからの情報ＳＥbを供給する。また、ＰＴＺカメラ４０に対しては、ＰＴＺカメラ操作部８０sから供給された情報ＳＥbを供給する。さらに、広角カメラ３０から供給された露出補正情報ＲＥをＰＴＺカメラ４０に供給する。
【００３１】
図３は、広角カメラ３０の構成を示している。広角カメラ３０は、撮像部３１、領域制御部３２、露出補正情報生成部３３、映像処理部３４を有している。なお、露出補正情報生成部３３は、広角カメラ３０の露出制御も行うものである。
【００３２】
撮像部３１は、撮像光学部３１１とアイリス３１２、撮像素子３１３、及び増幅処理部３１４を用いて構成されている。
【００３３】
撮像光学部３１１は、被写体映像を撮像素子３１３の撮像面に結像させるためのものである。ここで、撮像光学部３１１は、広視野の被写体像を撮像素子３１３の撮像面に結像させるために例えば魚眼レンズを用いて構成する。また、魚眼レンズに代えて、広角レンズあるいはＰＡＬ（Panoramic Annular Lens：環状のレンズ）等を用いるものとしてもよい。さらに、筒状，お椀状あるいは円錐状等のミラーを用いて、広視野の被写体像がミラーの反射を利用して撮像素子３１３の撮像面に結像されるようにしてもよい。また、レンズやミラー等を複数組み合わせて、視野をさらに広げるようにしてもよい。
【００３４】
アイリス３１２は、撮像素子３１３に入射される入射光の光量を調整するものであり、後述するアイリス駆動部３３４によって駆動される。
【００３５】
撮像素子３１３は、光を電気信号に変換する例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等が用いられる。この撮像素子３１３は、後述する撮像素子駆動部３３５からの駆動信号ＨＶによって駆動されて、被写体映像に基づいた例えば三原色の撮像信号Ｓaを生成して増幅処理部３１４に供給する。
【００３６】
増幅処理部３１４は、後述する露出制御処理部３３３から供給されたゲイン制御信号ＥＧaに基づいたゲインで撮像信号Ｓaを増幅する。さらに、増幅した信号をＡ／Ｄ変換処理して映像信号Ｄaとして露出補正情報生成部３３と映像処理部３４に供給する。
【００３７】
領域制御部３２は、情報供給制御部５０から供給された情報ＳＥaに基づき、出力領域設定信号ＳＦaを生成して露出補正情報生成部３３と映像処理部３４に供給する。この出力領域設定信号ＳＦaは、撮像部３１で得られた広視野の映像から、映像表示のために抽出する出力領域の位置やサイズを設定する信号である。また、領域制御部３２は、情報供給制御部５０から供給された情報ＳＥbに基づき、抽出領域設定信号ＳＦbを生成して露出補正情報生成部３３に供給する。この抽出領域設定信号ＳＦbは、撮像部３１で得られた広視野の映像から、ＰＴＺカメラ７０における視野変更後の視野領域の映像を抽出するための信号である。
【００３８】
露出補正情報生成部３３の輝度信号生成部３３１は、映像信号Ｄaを用いてマトリクス演算を行い、輝度信号ＤＹaを生成して輝度信号抽出部３３２に供給する。輝度信号抽出部３３２は、出力領域設定信号ＳＦaに基づき、輝度信号ＤＹaから出力領域の信号を抽出して露出制御処理部３３３に供給する。また、輝度信号抽出部３３２は、抽出領域設定信号ＳＦbに基づき、輝度信号ＤＹaからＰＴＺカメラ７０における視野変更後の視野領域の輝度信号を抽出して露出制御処理部３３３に供給する。
【００３９】
露出制御処理部３３３は、輝度信号抽出部３３２で抽出された輝度信号を用いて露出状態を数値化する。例えば輝度信号をフレーム単位で積分して、露出状態を示す値を算出する。さらに、露出制御処理部３３３は、露出状態を示す値と予め設定されている基準値と比較して、比較結果に基づきアイリス駆動信号ＥＲaや露光時間制御信号ＥＩa、ゲイン制御信号ＥＧaを生成して、アイリス駆動信号ＥＲaをアイリス駆動部３３４、露光時間制御信号ＥＩaを撮像素子駆動部３３５、ゲイン制御信号ＥＧaを増幅処理部３１４に供給する。ここで、露出がアンダー状態であって露出状態を示す値が基準値よりも低くなるときは、撮像素子３１３に入射する光量を増加して適正露出となるようにアイリス駆動信号ＥＲaを生成する。また、撮像素子３１３の露光時間を長くして適正露出となるように露光時間制御信号ＥＩaを生成する。さらに、増幅処理部３１４のゲインを高くして適正露出となるようにゲイン制御信号ＥＧaを生成する。露出がオーバー状態であって露出状態を示す値が基準値よりも高くなるときは、撮像素子３１３に入射する光量を減少させて適正露出となるようにアイリス駆動信号ＥＲaを生成する。また、撮像素子３１３の露光時間を短くして適正露出となるように露光時間制御信号ＥＩaを生成する。さらに、増幅処理部３１４のゲインを低くして適正露出となるようにゲイン制御信号ＥＧaを生成する。なお、アイリス駆動信号ＥＲaと露光時間制御信号ＥＩaとゲイン制御信号ＥＧaは、いずれかの信号を選択的に生成してもよく、複数組み合わせて生成してもよい。
【００４０】
さらに、露出制御処理部３３３は、露出補正情報ＲＥの生成を行う。この露出補正情報ＲＥは、輝度信号抽出部３３２で輝度信号の抽出を行った視野領域を適正露出状態とするための情報である。この露出補正情報ＲＥとしては、例えばＥＶ値を用いる。ＥＶ値を用いる場合、露出制御処理部３３３は、適正露出となったときのアイリス３１２の駆動状態や撮像素子３１３の露光時間、増幅処理部３１４のゲインに基づいてＥＶ値の判定を行う。
【００４１】
アイリス駆動部３３４は、アイリス駆動信号ＥＲaに基づいてアイリス３１２を駆動する。撮像素子駆動部３３５は、露光時間制御信号ＥＩaに基づき撮像素子３１３の露光時間を調整する。
【００４２】
映像処理部３４は、領域制御部１５から供給された出力領域設定信号ＳＦaに基づき、映像信号Ｄaから歪補正処理された出力領域の映像を示す映像信号Ｖaを生成して出力する。
【００４３】
図４は、ＰＴＺカメラ４０の構成を示している。ＰＴＺカメラ４０は、撮像部４１、露出制御部４３、映像処理部４４を有している。
【００４４】
撮像部４１は、撮像光学部４１１とアイリス４１２、撮像素子４１３、及び増幅処理部４１４を用いて構成されている。
【００４５】
撮像光学部４１１は、被写体映像を撮像素子４１３の撮像面に結像させるためのものである。ここで、撮像光学部４１１は、広角カメラ３０よりも視野が狭いものである。なお、撮像光学部４１１はズーム機能が設けられているものとする。
【００４６】
アイリス４１２は、撮像素子４１３に入射される入射光の光量を調整するものであり、後述するアイリス駆動部４３４によって駆動される。
【００４７】
撮像素子４１３は、撮像素子３１３と同様に、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等が用いられる。この撮像素子４１３は、後述する撮像素子駆動部４３５からの駆動信号ＨＶによって駆動されて、被写体映像に基づいた例えば三原色の撮像信号Ｓbを生成して増幅処理部４１４に供給する。
【００４８】
増幅処理部４１４は、後述する露出制御処理部４３３から供給されたゲイン制御信号ＥＧbに基づいたゲインで撮像信号Ｓbを増幅する。さらに、増幅した信号をＡ／Ｄ変換処理して映像信号Ｄbとして露出制御部４３と映像処理部４４に供給する。
【００４９】
露出制御部４３の輝度信号生成部４３１は、映像信号Ｄbを用いてマトリクス演算を行い、輝度信号ＤＹbを生成して露出制御処理部４３３に供給する。
【００５０】
露出制御処理部４３３は、輝度信号生成部４３１から供給された輝度信号ＤＹbを用いて露出状態を数値化する。例えば輝度信号をフレーム単位で積分して、露出状態を示す値を算出する。さらに、露出制御処理部３３３は、露出状態を示す値と予め設定されている基準値と比較して、比較結果に基づきアイリス駆動信号ＥＲbや露光時間制御信号ＥＩb、ゲイン制御信号ＥＧbの生成を行い、広角カメラ３０と同様にして露出を適正状態に制御する。さらに、露出制御処理部４３３は、露出補正情報ＲＥが供給されたとき、この露出補正情報ＲＥを用いて露出制御を行う。
【００５１】
アイリス駆動部４３４は、アイリス駆動信号ＥＲbに基づいてアイリス４１２を駆動する。撮像素子駆動部４３５は、露光時間制御信号ＥＩbに基づき撮像素子４１３の露光時間を調整する。
【００５２】
映像処理部４４は、映像信号Ｄbに対して種々のカメラ信号処理を行い、カメラ信号処理後の映像信号Ｖbを出力する。
【００５３】
ＰＴＺ制御部４５は、情報供給制御部５０から供給された情報ＳＥbに基づき、パン駆動信号ＥＰやチルト駆動信号ＥＴ、ズーム駆動信号ＥＺを生成して、パン駆動信号ＥＰやチルト駆動信号ＥＴをパン・チルト駆動部４６に供給する。また、ズーム駆動信号ＥＺをズーム駆動部４７に供給する。
【００５４】
パン・チルト駆動部４６は、雲台を用いて構成されており、パン駆動信号ＥＰやチルト駆動信号ＥＴに基づいて、ＰＴＺカメラ４０の視野変更を行う。ここで、例えば撮像部４１を構成する各部が一体化されているときは、撮像部４１の向きを可変することにより視野変更を行うことができる。
【００５５】
ズーム駆動部４７は、ズーム駆動信号ＥＺに基づいて撮像光学部４１１のレンズ（図示せず）を駆動してズーム比を可変することにより視野変更を行う。
【００５６】
図５は、情報供給制御部５０の構成を示している。情報供給制御部５０は、情報切替部５１と露出補正情報送受信部５２を有している。
【００５７】
情報切替部５１は、広角カメラ操作部８０wとＰＴＺカメラ操作部８０sと露出制御モード切替操作部５５が接続されている。情報切替部５１は、露出制御モード切替操作部５５から供給されたモード設定信号ＭＤが自律モードに設定されていることを示しているとき、広角カメラ操作部８０wから供給された情報ＳＥaを広角カメラ３０に供給する。また、モード設定信号ＭＤが高速モードに設定されていることを示しているとき、ＰＴＺカメラ操作部８０sから供給された情報ＳＥbを広角カメラ３０に供給する。
【００５８】
露出補正情報送受信部５２は、広角カメラ３０とＰＴＺカメラ４０と露出制御モード切替操作部５５が接続されている。露出補正情報送受信部５２は、露出制御モード切替操作部５５から供給されたモード設定信号ＭＤが自律モードに設定されていることを示しているとき、広角カメラ３０から露出補正情報ＲＥが供給されても、この露出補正情報ＲＥをＰＴＺカメラ４０に送信しないものとする。また、モード設定信号ＭＤが高速に設定されていることを示しているとき、広角カメラ３０から供給された露出補正情報をＰＴＺカメラ４０に送信する処理を行う。
【００５９】
なお、上述の露出補正情報生成部３３、映像処理部３４，４４、露出制御部４３、情報供給制御部５０等は、ハードウェアまたはソフトウェアの何れで構成するものとしてもよい。
【００６０】
このように構成されたカメラ制御システム２０では、露出制御モード切替操作部５５によって露出制御モードが自律モードに設定されたとき、広角カメラ３０とＰＴＺカメラ４０は個々に露出制御を行う。また、高速モードに設定されたとき、広角カメラ３０は、ＰＴＺカメラ４０の露出計に相当する動作を行い、広角カメラ３０から供給された露出補正情報ＲＥに基づいて露出制御を行う。すなわち、ＰＴＺ動作によって視野変更が行われるとき、視野変更後の視野領域の映像を広視野映像から抽出して、この抽出した映像に基づき露出補正情報ＲＥを生成する。ＰＴＺカメラ４０は、この露出補正情報ＲＥを用いて露出制御を行うものとすれば、視野変更後に得られた映像から露出状態を示す値の算出等を行わなくとも、視野変更後に速やかに適正露出の映像を得ることができるようになる。
【００６１】
次にカメラ制御システムの動作についてフローチャートを用いて説明する。図６は情報供給制御部５０の動作を示すフローチャートである。
【００６２】
ステップＳＴ１で情報供給制御部５０は、高速モードであるか否かを判別する。ここで、高速モードに設定されていないときはステップＳＴ２に進み、高速モードに設定されているときはステップＳＴ１１に進む。
【００６３】
ステップＳＴ２で情報供給制御部５０は、情報ＳＥaが供給されたか否かを判別する。ここで、情報供給制御部５０は、情報ＳＥaが供給されたと判別したときステップＳＴ３に進み、情報ＳＥaが供給されたと判別されないときステップＳＴ４に進む。
【００６４】
ステップＳＴ３で情報供給制御部５０は、供給された情報ＳＥaを広角カメラ３０に供給してステップＳＴ１に戻る。
【００６５】
ステップＳＴ４で情報供給制御部５０は、情報ＳＥbが供給されたか否かを判別する。ここで、情報供給制御部５０は、情報ＳＥbが供給されたと判別したときステップＳＴ５に進み、情報ＳＥbが供給されたと判別されないときステップＳＴ１に戻る。
【００６６】
ステップＳＴ５で情報供給制御部５０は、供給された情報ＳＥbをＰＴＺカメラ４０に供給してステップＳＴ１に戻る。
【００６７】
ステップＳＴ１１で情報供給制御部５０は、情報ＳＥbが供給されたか否かを判別する。ここで、情報供給制御部５０は、情報ＳＥbが供給されたと判別したときステップＳＴ１２に進み、情報ＳＥbが供給されたと判別されないときステップＳＴ１に戻る。
【００６８】
ステップＳＴ１２で情報供給制御部５０は、情報ＳＥbを広角カメラ３０とＰＴＺカメラ４０に供給してステップＳＴ１３に進む。
【００６９】
ステップＳＴ１３で情報供給制御部５０は、広角カメラ３０から露出補正情報ＲＥが供給されたか否かを判別する。ここで、露出補正情報ＲＥが供給されていないときはステップＳＴ１３に戻り、露出補正情報ＲＥが供給されているときはステップＳＴ１４に進む。
【００７０】
ステップＳＴ１４で情報供給制御部５０は、露出補正情報ＲＥをＰＴＺカメラ４０に供給してステップＳＴ１に戻る。
【００７１】
図７は、広角カメラ３０の動作を示すフローチャートである。ステップＳＴ３１で広角カメラ３０は、情報ＳＥaあるいは情報ＳＥbが供給されたか否かを判別する。ここで、情報ＳＥaあるいは情報ＳＥbが供給されていないときはステップＳＴ３１に戻り、情報ＳＥaあるいは情報ＳＥbが供給されたときはステップＳＴ３２に進む。
【００７２】
ステップＳＴ３２で広角カメラ３０は、供給された情報ＳＥaあるいは情報ＳＥbに基づき出力領域と抽出領域の設定や更新を行いステップＳＴ３３に進む。例えば、広角カメラ３０は情報ＳＥa，ＳＥbが供給されたとき、出力領域と抽出領域を等しく設定あるいは更新する。このように、出力領域と抽出領域を等しく設定あるいは更新すれば、露出補正情報ＲＥの生成に用いた映像の確認をビデオモニタ９０wによって容易に行うことができる。
【００７３】
ステップＳＴ３３で広角カメラ３０は、設定あるいは更新された出力領域の映像を示す映像信号や抽出領域の映像が適正な露出となる露出補正情報ＲＥの生成及び出力を行ってステップＳＴ３１に戻る。
【００７４】
なお、図７では、情報ＳＥaあるいは情報ＳＥbに基づき、出力領域と抽出領域を等しく設定あるいは更新するものとしたが、情報ＳＥaが供給されたとき情報ＳＥaに基づき出力領域の設定や更新を行い、情報ＳＥbが供給されたとき情報ＳＥbに基づき抽出領域の設定や更新を行うものとしてもよい。
【００７５】
図８は、ＰＴＺカメラ４０の動作を示すフローチャートである。ステップＳＴ４１でＰＴＺカメラ４０は、情報ＳＥbが供給されたか否かを判別する。ここで、情報ＳＥbが供給されていないときステップＳＴ４１に戻り、情報ＳＥbが供給されたときステップＳＴ４２に進む。
【００７６】
ステップＳＴ４２でＰＴＺカメラ４０は、情報ＳＥbに基づいたＰＴＺ動作を開始してステップＳＴ４３に進む。
【００７７】
ステップＳＴ４３でＰＴＺカメラ４０は、露出補正情報ＲＥを受信したか否かを判別して、露出補正情報ＲＥを受信したときにはステップＳＴ４４に進む。また、露出補正情報ＲＥを受信していないときはステップＳＴ４６に進む。
【００７８】
ステップＳＴ４４でＰＴＺカメラ４０は、映像信号Ｄbに基づいた露出制御動作を停止させてステップＳＴ４５に進む。
【００７９】
ステップＳＴ４５でＰＴＺカメラ４０は、受信した露出補正情報ＲＥに基づいて露出制御を行いステップＳＴ４６に進む。この露出制御では、露出補正情報ＲＥに基づいたアイリス設定や露出時間設定、ゲイン設定を行う。
【００８０】
ステップＳＴ４６でＰＴＺカメラ４０はＰＴＺ動作終了であるか否かを判別し、ＰＴＺ動作が終了していないときはステップＳＴ４３に戻る。また、ＰＴＺ動作が終了したときはステップＳＴ４７に進む。
【００８１】
ステップＳＴ４７でＰＴＺカメラ４０は、映像信号Ｄbに基づいた露出制御が停止されているか否かを判別する。ここで、露出制御が停止されていないときはステップＳＴ１に戻る。また、露出制御が停止されているときは、ステップＳＴ４８に進む。
【００８２】
ステップＳＴ４８でＰＴＺカメラ４０は、映像信号Ｄbに基づいた露出制御を再開させてステップＳＴ１に戻る。
【００８３】
このようにカメラ制御システムを動作させると、高速モードに設定されたときは、ＰＴＺカメラ４０で所望の映像が得られるようにＰＴＺ動作を行った場合、広角カメラ３０で得られた映像を利用して、所望の映像を適正露出とするための露出補正情報が生成されて、広角カメラ３０から情報供給制御部５０を介してＰＴＺカメラ４０に供給される。
【００８４】
このため、ＰＴＺカメラ４０でＰＴＺ動作が行われて視野が変更されたとき、この露出補正情報を用いて露出制御を行えば、所望の映像を速やかに適正露出とすることが可能となり、露出制御の応答性を高速化できる。
【００８５】
次に、広角カメラ３０の動作について詳細に説明したのち、露出制御モードが高速モードに設定されているときの動作を具体的に説明する。
【００８６】
広角カメラ３０の映像処理部３４では、撮像光学部３１１で生じた歪みを補正する歪補正処理を行う。歪補正処理の手法としては、幾何学的補正が用いられ、例えば歪のある系の二次元座標から歪のない二次元直交座標系に変換するような一般的なアルゴリズムが用いらる。この場合、その変換式や変換テーブルが図示しないＲＯＭやその他のメモリ等に保存されていればよい。また、そのような歪補正に限られず、他の公知の歪補正が用いられてもよい。
【００８７】
撮像光学部３１１に魚眼レンズ等が用いられて、視野が半球面に相当するものとなる場合、撮像光学部３１１を真上に向けて設置した場合は、図９の（Ａ)に示すように、球面の上半分が撮像光学部３１１の視野となる。なお、球面の上半分の視野を上半球視野という。また、撮像光学部３１１を真下に向けて設置した場合は、図９の（Ｂ)に示すように、球面の下半分が撮像光学部３１１の視野となる。なお、球面の下半分の視野を下半球視野という。さらに、撮像光学部３１１を水平方向に向けて設置して横方を撮像する場合は、図９の（Ｃ)に示すように、球面の横半分が撮像光学部３１１の視野となる。なお、球面の横半分の視野を横半球視野という。また、横方の撮像に代えて前方向を撮像する場合の視野は、前半球視野となる。
【００８８】
図１０は、レンズの像高特性を説明するための図である。図１０の（Ａ)では、点Ｏを中心とする上半球視野をｙ軸方向から見て二次元表示としたものである。図中、矢印ＯＰkは例えば被写体の方向を示している。この矢印ＯＰkで示す方向に位置する被写体の結像点を点Ｑとしたとき、点Ｏから結像点Ｑまでの距離が像高Ｌhとなる。図１０の（Ｂ)は、当該像高特性を例示したグラフである。横軸が角度（入射角)θ、縦軸が像高Ｌhを示している。当該データは、変換テーブルとして予めメモリに記憶されていればよい。
【００８９】
図１１は、歪み補正処理の原理を説明するための図である。図１１の（Ａ)は、ビデオモニタ９０wの表示画面９１であり、例えば出力領域が領域ＯＢsのとき、この表示画面９１に領域ＯＢsの映像が表示される。図１１の（Ｂ)は、視野を示す球面３１Fに対して領域ＯＢsを設定した状態を示している。なお、領域ＯＢsは表示画面９１と対応するものであり、例えば領域ＯＢsの点Ｐは表示画面９１の画素位置ＰＸに対応する。また、領域ＯＢsと表示画面９１の中心をＨＯとする。図１１の（Ｃ)は、図１１の（Ｂ)に示す球面３１Fをｘ−ｙ平面上に投影した状態を示すものであり、この球面３１Fが投影された領域が広視野像Ｇcの領域に相当する。
【００９０】
また、ＰＴＺカメラ４０における視野変更後の視野領域の映像について露出補正情報を生成する場合、ＰＴＺカメラ４０の視野変更後の視野領域と一致するように領域ＯＢsを設定すると、領域ＯＢsは抽出領域に相当する。
【００９１】
上半球視野の球面３１Fに対して設定した領域ＯＢs上の例えば点Ｐについて説明する。この点Ｐの位置をＰ（ｕ，ｖ，ｗ）とすると、ＯＰ＝（ｕ2＋ｖ2＋ｗ2）1/2であることから、角度θはθ＝ａｒｃｃｏｓ[ｗ／（（ｕ2＋ｖ2＋ｗ2）1/2）]の演算を行うことにより求めることができる。また、上述した像高特性を撮像光学部３１１について予め求めておき、角度θと像高Ｌhの変換テーブルを記憶させておけば、角度θを算出することで点Ｐに対する像高Ｌhを得ることができる。
【００９２】
また、点Ｐからｘ−ｙ平面に垂線をおろしたときのｘ−ｙ平面上の交点を点Ｐ’（ｕ，ｖ，０）とすると、ＯＰ’＝ＯＰ×ｓｉｎ（θ）となる。したがって、結像点Ｑ（ｘp，ｙp）は、ｘp＝ｕ×Ｌh／（（ｕ2＋ｖ2＋ｗ2）1/2×ｓｉｎ（θ））、ｙp＝ｖ×Ｌh／（（ｕ2＋ｖ2＋ｗ2）1/2×ｓｉｎ（θ））の位置となり、このようにして結像点Ｑ（ｘp，ｙp）を求めることができる。
【００９３】
また、点Ｐに対応したｘ−ｙ平面上の点Ｐ’の方向とｘ軸との角度φを求めて、角度φと像高Ｌhから結像点Ｑの位置を求めるものとしてもよい。ここで、角度φは、φ＝ａｒｃｃｏｓ[ｕ／（（ｕ2＋ｖ2）1/2）]の演算を行うことにより求めることができる。したがって、点Ｏからｘ軸に対して角度φを成す方向に像高Ｌhだけ離れた位置が結像点Ｑとなる。
【００９４】
このようにして求めた結像点Ｑの画素信号を映像信号Ｄaから得るものとして、この画素信号に基づき図１１の（Ｄ)に示すように領域ＯＢsの点Ｐに対応する表示画面９１上の画素位置ＰＸの描画を行う。また、表示画面９１内のすべての画素位置についても同様な処理を行うことで、表示画面９１の各画素に対して、撮像光学部３１１によって生じた歪を補正した状態で画素信号をマッピングできる。したがって、ビデオモニタ９０wの画面上に、撮像光学部３１１によって生じた歪が補正された領域ＯＢsの映像を表示できる。また、結像点Ｑの画素信号を輝度信号ＤＹaから得るものとして、この画素信号を図１１の（Ｄ)に示すように領域ＯＢs上の点Ｐの輝度信号とする。また、領域ＯＢs内のすべての点（画素）についても同様な処理を行うものとすれば、領域ＯＢsがＰＴＺカメラ４０の視野変更後の視野領域と対応するとき、ＰＴＺカメラ４０における視野変更後の視野領域の輝度信号を抽出することができる。なお、結像点Ｑに対応する画素信号がない場合には、結像点Ｑの周囲に位置する画素の画素信号を用いて結像点Ｑに対応する画素信号を生成すればよい。例えば結像点Ｑの周囲に位置する画素の画素信号を用いて補間等を行うことで、結像点Ｑに対応する画素信号を生成できる。
【００９５】
このように、領域ＯＢs上の各点に対応する結像点Ｑの画素信号を用いて歪補正された映像を得ることができる。したがって、領域制御部３２は、情報ＳＥaによって設定される出力領域に対応する結像点、すなわち領域ＯＢsに対応する領域ＡＲsを判別可能とする情報を出力領域設定信号ＳＦaとして生成する。例えば、領域制御部３２は、図１１の（Ｂ)に示す角度θ，φを用いて出力領域を示した情報を出力領域設定信号ＳＦaとする。この領域ＯＢsの各画素を示す角度θ，φに基づいて各画素に対応した画素信号を得ることで、歪補正処理がなされた映像信号Ｖaを生成できる。また、出力領域設定信号ＳＦaとして、出力領域の範囲を示す座標値を用いるものとしても、上述のような演算処理等を行うことで、歪補正処理がなされた映像信号Ｖaを生成できる。また、座標値を用いるものとすれば、出力領域の形状が複雑となっても出力領域を容易に示すことが可能となる。
【００９６】
また、領域ＯＢs上の各点に対応する結像点Ｑの輝度信号を抽出することで、領域ＯＢsがＰＴＺカメラ４０の視野変更後の映像と対応するとき、ＰＴＺカメラ４０における視野変更後の映像の輝度信号を抽出できる。したがって、領域制御部３２は、情報ＳＥbによって示されたＰＴＺカメラ４０の視野変更後に得られる映像の領域を判別可能とする抽出領域設定信号ＳＦbを、出力領域設定信号ＳＦaと同様にして生成する。
【００９７】
次に、ＰＴＺカメラ４０の視野変更に応じて抽出領域を切り替える動作について説明する。抽出領域の切り替えでは、直交座標モードＭＳ１と極座標モードＭＳ２を設けるものとすれば、抽出領域の切り替えを容易に行うことができる。なお、抽出領域は、上述のように、ＰＴＺカメラ４０における視野変更後の視野領域に相当するものである。
【００９８】
直交座標モードＭＳ１とは、広角カメラ３０の視野が例えば図９の（Ｃ)に示すように横半球視野となっている場合に、ＰＴＺカメラ４０のＰＴＺ動作に対応させて抽出領域を容易に切り替えできるモードである。極座標モードＭＳ２とは、広角カメラ３０の視野が例えば図９の（Ａ)，（Ｂ）に示すように、上半球視野あるいは下半球視野となっている場合、ＰＴＺカメラ４０のＰＴＺ動作に対応させて抽出領域を容易に切り替えできるモードである。
【００９９】
図１２は、直交座標モードＭＳ１での動作を説明するための図である。直交座標モードＭＳ１では、直交座標系を用いて抽出領域ＯＢeを抽出領域設定信号ＳＦbに応じて切り替えるものである。ここで、広角カメラ３０の視野が横半球視野であって、ｘ軸が水平方向、ｙ軸が垂直方向、ｚ軸が撮影方向正面を示す場合、ｘ座標を変更して抽出領域ＯＢeを方向３１Fxに切り替える動作は、ＰＴＺカメラ４０のパン動作に相当する。また、ｙ座標を変更して抽出領域ＯＢeを方向３１Fyに切り替える動作は、ＰＴＺカメラ４０のチルト動作に相当する。すなわち、ＰＴＺカメラ４０でパン動作が行われるとき、例えば撮像方向の水平方向の移動角度に応じて抽出領域のｘ座標を切り替えれば、パン動作終了後にＰＴＺカメラ４０で得られる映像に対応するように抽出領域ＯＢeを容易に設定できる。ＰＴＺカメラ４０でチルト動作が行われるとき、例えば撮像方向の垂直方向の移動角度に応じて抽出領域のｙ座標を切り替えれば、チルト動作終了後にＰＴＺカメラ４０で得られる映像に対応するように抽出領域ＯＢeを容易に設定できる。
【０１００】
図１３は、極座標モードＭＳ２での動作を説明するための図である。極座標モードＭＳ２では、極座標系を用いて抽出領域ＯＢeを抽出領域設定信号ＳＦbに応じて切り替えるものである。ここで、広角カメラ３０の視野が上半球視野であって、ｘ軸とｙ軸が水平方向、ｚ軸が垂直方向を示す場合、偏角φagを変更して抽出領域ＯＢeを方向３１Fsに切り替える動作は、ＰＴＺカメラ４０のパン動作に相当する。また、偏角θagを変更して抽出領域ＯＢeを方向３１Frに切り替える動作は、ＰＴＺカメラ４０のチルト動作に相当する。すなわち、ＰＴＺカメラ４０でパン動作が行われるとき、例えば撮像方向の水平方向の移動角度に応じて抽出領域の偏角φagを切り替えれば、パン動作終了後にＰＴＺカメラ４０で得られる映像に対応するように抽出領域を容易に設定できる。ＰＴＺカメラ４０でチルト動作が行われるとき、例えば撮像方向の垂直方向の移動角度に応じて抽出領域の偏角θagを切り替えれば、チルト動作終了後にＰＴＺカメラ４０で得られる映像に対応するように抽出領域を容易に設定できる。
【０１０１】
次に、各モードにおいて抽出する画素の座標計算方法について説明する。図１４，図１５，図１６，図１７は、当該座標計算方法について示した図である。
【０１０２】
まず、図１４の（Ａ)に示すように、上述した極座標モードＭＳ２（上半球視野）において、抽出領域ＯＢeのパン(Pan)動作（ｚ軸中心の回転）の角度をＨ（ｘ軸方向を０度）、チルト(Tilt)動作（ｘ軸又はｙ軸中心の回転）の角度をＶ（ｘ軸方向を０度）とする。
【０１０３】
次に、直交座標モードＭＳ１においては、極座標モードＭＳ２に比べて視野の方向が９０度傾くため、図１４の（Ａ)に示した座標軸を入れ替え、上記パン動作及びチルト動作の角度を変換する。
【０１０４】
具体的には、まず、図１４の（Ｂ)に示すように、図１４の（Ａ)の各座標軸を、ｘ軸→ｙ軸、ｙ軸→ｚ軸、ｚ軸→ｘ軸というように入れ替え、図１４の（Ａ)におけるＰａｎ角（Ｈ）及びＴｉｌｔ角（Ｖ）がそれぞれ回転した角度をＰａｎ角（ｈ）及びＴｉｌｔ角（ｖ）とする。この場合、ＰＴＺカメラ４０で視野変更後に得られる映像領域である抽出領域の設定方向を表す方向ベクトル［Ｄ］は、各座標系におけるｘ軸方向の単位ベクトルの回転により、図１５に示す行列で求められる。これにより、直交座標モードＭＳ１における上記回転後のＰａｎ角（ｈ）及びＴｉｌｔ角（ｖ）のｓｉｎ値及びｃｏｓ値は以下のように求められる。
【０１０５】
ｓｉｎ（ｖ）＝−ｃｏｓ（Ｈ）ｃｏｓ（Ｖ）
ｃｏｓ（ｖ）＝（１−ｓｉｎ（ｖ）2）1/2
ｓｉｎ（ｈ）＝ｃｏｓ（Ｈ）ｃｏｓ（Ｖ）／ｃｏｓ（ｖ）
ｃｏｓ（ｈ）＝−ｓｉｎ（Ｖ）／ｃｏｓ（ｖ）
なお、極座標モードＭＳ２においてはｈ＝Ｈ、ｖ＝Ｖとなる。
【０１０６】
また、ＰＴＺカメラ４０で視野変更後に得られる映像の表示平面［ａ］の座標を表すと、図１６の（Ａ)に示すように、
［ａ］＝［ａ００＝（０，０），ａ０１＝（ｒ，０），・・・ａ１０＝（０，ｑ），ａ１１＝（ｒ，ｑ），ａ１２＝（２ｒ，ｑ），ａｍｎ＝（ｎｒ，ｍｑ），・・・ａＭＮ＝（Ｎｒ，Ｍｑ）］
となる。
【０１０７】
当該表示平面［ａ］を、図１６の（Ｂ)に示すように、ｘ軸に垂直に各点列がｙ軸及びｚ軸に平行となり、かつ、中心をｘ軸が通りｘ座標がＲ（Ｒ＝例えば魚眼半径）となるように置いた３次元上の平面［Ｐ０］とすると、上記平面［ａ］は、図１６の（Ｃ)にも示すように、以下のようにして３次元化される。
【０１０８】
［ａ］＝［（ｘ０，ｙ０），（ｘ１，ｙ０），・・・（ｘＮ，ｙＭ）］
→［Ａ］＝［（ｘ０，ｙ０，１），（ｘ１，ｙ０，１），・・・（ｘＮ，ｙＭ，１）］
当該行列［Ａ］に、図１６の（Ｃ)で示す行列［Ｋ］を乗じた行列を［Ｐ０］とする（［Ｐ０］＝［Ｋ］［Ａ］）。
【０１０９】
続いて、当該平面［Ｐ０］を、図１７の（Ａ)で示す状態から図１７の（Ｂ)に示すような球面上に拡大移動する。この場合、当該移動後の平面を平面［Ｐ２］とすると、平面［Ｐ０］上の点Ｐjに対応する平面［Ｐ２］上の点は、点Ｐj2（ｘ２，ｙ２，ｚ２）となる。この平面［Ｐ２］上の各点は、図１７の（Ｃ)に示す［Ｐ０］、［Ｐ２］、［Ｘ］、［Ｙ］、［Ｚ］及び［Ｍ］の各行列を用いて、図１７の（Ｄ)の計算式により求められる。
【０１１０】
すなわち、直交座標モードＭＳ１のときは［Ｐ２］＝［Ｚ］［Ｙ］［Ｘ］［Ｍ］［Ｐ０］となり、極座標モードＭＳ２のときは［Ｐ２］＝［Ｚ］［Ｙ］［Ｍ］［Ｐ０］となる。このようにして算出した平面［Ｐ２］の座標値から点Ｐj2に対応する座標値（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を用いる。
【０１１１】
そして、図１７の（Ｂ)において、上記平面［Ｐ２］上の点Ｐj2（ｘ２，ｙ２，ｚ２）から上述の図１１を用いた歪補正処理の原理と同様に処理すれば、点Ｐj2（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に対応する結像点Ｑj2を求めることができる。また、平面［Ｐ２］上の各点についても同様な処理を行うことで、直交座標モードＭＳ１及び極座標モードＭＳ２において、ＰＴＺカメラ４０で視野変更後に得られる映像を構成する撮像素子３１３上の各画素位置が求められ、この求めた画素位置の輝度信号を抽出することで、ＰＴＺカメラ４０で視野変更後に得られる映像の露出状態を判別できるようになる。
【０１１２】
次に高速モードに設定されており、ＰＴＺカメラ４０でパン動作が行われた場合について図１８を用いて説明する。なお、以下の説明では、広角カメラ３０の視野が上半球視野となるように設置されたものとする。また、ＰＴＺカメラで撮影される視野領域と、広角カメラ３０で得られる映像に設定される抽出領域は、一致するように初期設定が行われているものとする。
【０１１３】
ＰＴＺカメラ操作部８０sでパン操作が行われたとき、この操作を示す情報ＳＥbは、広角カメラ３０とＰＴＺカメラ４０に供給される。ＰＴＺカメラ４０は情報ＳＥbに基づき、撮像方向を水平方向に例えば角度φhaだけ移動させる。このとき、広角カメラ３０の輝度信号抽出部３３２では、領域制御部３２によって情報ＳＥbに基づいて生成された抽出領域設定信号ＳＦbによって、図１８に示すように、広視野像Ｇcの中心を基準として領域ＡＲeを角度φhaだけ回転させる。このように切り替えられた領域ＡＲeは、ＰＴＺカメラ４０でパン動作完了後に得られる映像の領域に対応したものとなる。したがって、切り替え後の領域ＡＲeにおける画素の輝度信号を用いることで、ＰＴＺカメラ４０でパン動作完了後に得られる映像の露出状態を広角カメラ３０で判別することができるため、広角カメラ３０で生成された露出補正情報ＲＥを用いてＰＴＺカメラ４０の露出制御を行えば、パン動作完了時に適正露出の映像を速やかに得ることができる。
【０１１４】
ＰＴＺカメラ操作部８０sでチルト操作が行われたとき、この操作を示す情報ＳＥbは、広角カメラ３０とＰＴＺカメラ４０に供給される。ＰＴＺカメラ４０は情報ＳＥbに基づき、撮像方向を例えば角度θvaだけ上方向移動させる。このとき、広角カメラ３０の輝度信号抽出部３３２では、領域制御部３２によって情報ＳＥbに基づいて生成された抽出領域設定信号ＳＦbによって、図１９に示すように、広視野像Ｇcの中心方向に領域ＡＲeを角度θvaに応じて移動させる。なお、抽出領域ＯＢeを視野の中心方向に移動させることで、領域ＡＲeは狭くなる。このように切り替えられた領域ＡＲeは、ＰＴＺカメラ４０でチルト動作完了後に得られる映像の領域に対応したものとなる。したがって、切り替え後の領域ＡＲeにおける画素の輝度信号を用いることで、ＰＴＺカメラ４０でチルト動作完了後に得られる映像の露出状態を広角カメラ３０で判別することができるため、広角カメラ３０で生成された露出補正情報ＲＥを用いてＰＴＺカメラ４０の露出制御を行えば、チルト動作完了時に適正露出の映像を速やかに得ることができる。
【０１１５】
ＰＴＺカメラ操作部８０sでズーム操作が行われたとき、この操作を示す情報ＳＥbは、広角カメラ３０とＰＴＺカメラ４０に供給される。ＰＴＺカメラ４０は情報ＳＥbに基づき、例えばズームアウト操作によって視野領域を広げる。このとき、広角カメラ３０の輝度信号抽出部３３２では、領域制御部３２において情報ＳＥbに基づいて生成された抽出領域設定信号ＳＦbによって、図２０に示すように、領域ＡＲeを抽出領域ＯＢeの拡大に応じて拡大させる。このように切り替えられた領域ＡＲeは、ＰＴＺカメラ４０でズーム動作完了後に得られる映像の領域に対応したものとなる。したがって、切り替え後の領域ＡＲeにおける画素の輝度信号を用いることで、ＰＴＺカメラ４０でズーム動作完了後に得られる映像の露出状態を広角カメラ３０で判別することができるため、広角カメラ３０で生成された露出補正情報ＲＥを用いてＰＴＺカメラ４０の露出制御を行えば、ズーム動作完了時に適正露出の映像を速やかに得ることができる。
【０１１６】
また、上述の実施の形態では、ＰＴＺカメラ４０がＰＴＺ動作を行っている間に、広角カメラ３０において、ＰＴＺカメラ４０で視野変更後に得られる映像の露出状態が検出されている。ここで、ＰＴＺ動作前後の映像間で適正露出条件が大幅に異なっていると、広角カメラ３０で露出補正情報ＲＥの生成に時間がかかる。さらにＰＴＺカメラ４０のＰＴＺ動作量が微小でＰＴＺ動作に要する時間が短い場合には、ＰＴＺ動作完了前に広角カメラ３０から露出補正情報ＲＥを得ることができない可能性もある。
【０１１７】
これを回避するために、広角カメラ３０は適正露出に収束する前であっても、逐次露出補正情報ＲＥを生成して送信する。ＰＴＺカメラ４０はＰＴＺ動作完了時における最新の露出補正情報ＲＥを用いて露出設定を行い、適正露出になっていなければ、その状態から映像信号Ｄbに基づいた露出制御を行う。このようにすれば、ＰＴＺ動作完了後に映像信号Ｄbに基づいた露出制御を開始する場合に比べて、適正露出の映像が得られるまでの時間を短縮できる。
【０１１８】
さらに、ＰＴＺカメラ４０の露出状態の検出に専念しているときの広角カメラ３０は、自分自身の映像出力が不要なので（ユーザはＰＴＺカメラの映像を目的としているので）、撮像素子から画素を間引いて信号の読み出しを行い、フレームレートを高めるものとすれば、露出制御の収束速度を短縮することができる。
【０１１９】
ところで、上述の実施の形態では、ＰＴＺカメラ４０のＰＴＺ動作によって視野変更が行われる場合について説明したが、視野変更はＰＴＺ動作によってのみ生じるものではない。例えば、車や電車等の移動体にカメラを設けた場合、移動体の移動に伴い視野変更が生ずる。このような場合にも、広角カメラ３０と、広角カメラ３０よりも視野が狭いカメラ４０’を用いて、広角カメラ３０で得られた広角映像から、移動体の移動によってその後にカメラ４０’で撮像される映像の露出補正情報ＲＥを生成するようにすれば、移動体の移動に伴い視野変更が生じても、カメラ４０’で速やかに適正露出の映像を得ることができる。
【０１２０】
図２１は、広角カメラ３０とカメラ４０’を移動体１９に設けた場合を示している。なお、このときの広角カメラ３０の視野は、横方向半球視野となるものとして説明する。
【０１２１】
この場合、広角カメラ３０は、図２１に示すように、カメラ４０’の視野領域ＯＢfよりも、移動体１９の移動方向前方に抽出領域ＯＢeを設定して、この抽出領域ＯＢeの輝度信号を抽出して露出補正情報ＲＥを生成する。このように抽出領域ＯＢeを設定すれば、抽出領域ＯＢeの被写体が視野領域ＯＢf内となってカメラ４０’で撮像されるとき、露出補正情報ＲＥに基づいた露出制御によって適正露出の映像を得ることができる。
【０１２２】
図２２は広角カメラ３０とカメラ４０’を移動体１９に設けた場合の動作を示している。例えば移動体１９が図２１の位置ＭＰ1であるとき、カメラ４０’で得られる映像は、図２０の（Ａ）（Ｄ）のように適正露出となっているものとする。
【０１２３】
移動体１９が図２１の位置ＭＰ2となると、撮影している被写体が建物の陰となって輝度が低下する。このとき、従来のように映像信号Ｄbを用いて露出制御を行う場合には、映像が適正露出となるまでに時間を要することから、カメラ４０’で得られる映像は、図２０の（Ｂ）のように被写体が黒くつぶれた映像となってしまう。また、移動体１９が図２１の位置ＭＰ3となると、撮影している被写体が建物の陰から出て輝度が高くなる。このとき、従来のように映像信号Ｄbを用いて露出制御を行う場合、建物の陰となっている被写体が適正露出となるように露出制御が行われており、また映像が適正露出となるまでに時間を要することから、カメラ４０’で得られる映像は、図２０の（Ｃ）のように被写体が白くつぶれた映像となってしまう。
【０１２４】
しかし、広角カメラ３０で露出補正情報ＲＥを生成してカメラ４０’に供給して、カメラ４０’の露出制御を行うと、移動体１９が図２１の位置ＭＰ2となって被写体が建物の陰に入り輝度が低下しても、カメラ４０’で得られる映像は、図２０の（Ｅ）のように適正露出とすることができる。移動体１９が図２１の位置ＭＰ3となって被写体が建物の陰から出てきて輝度が高くなっても、カメラ４０’で得られる映像は、図２０の（Ｆ）のように適正露出とすることができる。
【０１２５】
さらに、広角カメラ３０の抽出領域ＯＢeは、移動体の速度に応じて切り替える。すなわち、移動体の速度が速くなるに伴い、抽出領域ＯＢeを移動体の移動方向前方に移動する。また、抽出領域ＯＢeを移動体の移動方向前方に移動するとカメラ４０’の視野領域ＯＢfに相当する領域も狭くなることから、抽出領域も対応させて狭くする。このようにすれば、移動体の速度が速くなっても、抽出領域の映像がカメラ４０’で得られる前に、露出補正情報ＲＥを生成することができる。また、移動体の速度が遅いときには、精度の良好な露出補正情報ＲＥを生成できる。
【０１２６】
また、広角カメラ３０では、露出制御モードが高速モードに設定されているとき、広角映像の映像信号Ｖaを出力するものとして、広角映像の中で抽出領域ＯＢeに相当する映像部分を識別可能に表示するものとしてもよい。例えば抽出領域ＯＢeを示す枠表示を設けるものとしたり、抽出領域ＯＢe以外の映像の輝度や色等を変更する。このように、抽出領域ＯＢeに相当する映像部分を識別可能に表示すれば、ＰＴＺカメラ４０等の視野変更後の映像と抽出領域に相当する映像を比較することで、抽出領域の設定が正しく行われているか確認することができるので、カメラ制御システムの露出制御を常に正しく行わせることが容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】露出制御システムの構成を示す図である。
【図２】カメラ制御システムの構成を示す図である。
【図３】広角カメラの構成を示す図である。
【図４】ＰＴＺカメラの構成を示す図である。
【図５】情報供給制御部の構成を示す図である。
【図６】情報供給制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】広角カメラの動作を示すフローチャートである。
【図８】ＰＴＺカメラの動作を示すフローチャートである。
【図９】撮像部の視野を示す図である。
【図１０】レンズの像高特性を示す図である。
【図１１】歪み補正処理の原理を説明するための図である。
【図１２】直交座標系の動作を説明するための図である。
【図１３】極座標系の動作を説明するための図である。
【図１４】座標計算方法を説明するための図である。
【図１５】座標計算方法を説明するための図である。
【図１６】座標計算方法を説明するための図である。
【図１７】座標計算方法を説明するための図である。
【図１８】パン動作が行われたときの抽出領域の設定動作を説明するための図である。
【図１９】チルト動作が行われたときの抽出領域の設定動作を説明するための図である。
【図２０】ズーム動作が行われたときの抽出領域の設定動作を説明するための図である。
【図２１】広角カメラとカメラを移動体に設けた場合を示す図である。
【図２２】広角カメラとカメラを移動体に設けた場合の動作を説明するための図である。
【図２３】従来のカメラ制御システムの構成を示す図である。
【図２４】魚眼レンズを用いて得られる広視野像を説明するための図である。
【図２５】視野変更を行ったときの露出状態の変化を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０・・・露出制御システム、１１・・・第１撮像部、１２・・・第２撮像部、１３・・・露出補正情報生成部、１４・・・露出制御部、１５・・・領域制御部、１９・・・移動体、２０・・・カメラ制御システム、３０，６０・・・広角カメラ、３１・・・撮像部、３１F，１０１・・・球面、３２・・・領域制御部、３３・・・露出補正情報生成部、３４・・・映像処理部、４０，７０・・・ＰＴＺカメラ、４１・・・撮像部、４３・・・ 露出制御部、４４ ・・・映像処理部、４５ ・・・ＰＴＺ制御部、４６・・・パン・チルト駆動部、４７・・・ズーム駆動部、５０・・・情報供給制御部、５１・・・情報切替部、５２・・・露出補正情報送受信部、５５・・・露出制御モード切替操作部、８０s・・・ＰＴＺカメラ操作部、８０w・・・広角カメラ操作部、９０s，９０w・・・ ビデオモニタ、３１１，４１１，６１１・・・撮像光学部、３１２，４１２・・・アイリス、３１３，４１３，６１３・・・撮像素子、３１４，４１４ ・・・増幅処理部、３３１，４３１・・・輝度信号生成部、３３２・・・輝度信号抽出部、３３３，４３３・・・露出制御処理部、３３４，４３４・・・アイリス駆動部、３３５，４３５・・・撮像素子駆動部
【図１】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２】
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【図２２】
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【図２３】
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