(57)【要約】【課題】従来の撮像装置では、監視カメラ設置環境における道路からの振動や、風の影響による支柱の揺らぎなど、速度、大きさともに限定できない振れに対しては、十分に対応できない。【解決手段】動き検出部５は時間的に隣接するフレーム間の撮影画面全体の動きを検出し、１フレーム時間における動き量を画素換算値として出力する。露出制御部７は、動き検出部５から得られた動き量に基づき、１フレーム時間内の画像の流れ量（ぼけ量）を、ｎ画素以内にするために、シャッター速度を、      （１フレーム時間×ｎ）／（１フレーム時間における動き量の画素換算値）に設定し、撮像素子３の露光時間を制御する。上記のｎを”１”とした場合は、ぶれが１画素以内に抑えられ、鮮鋭度に優れた画像が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを介して撮像素子の受光面に結像させた光学像を該撮像素子により光電変換し、該撮像素子から得られる撮像信号をカメラプロセス部により所定の信号処理を施して映像信号として出力する撮像装置において、
前記撮像素子の露光時間を制御可能なシャッター手段と、
前記カメラプロセス部から出力される前記映像信号から所定の検出間隔時間毎の撮影画面全体の動きを検出する動き検出手段と、
前記検出時間間隔を、前記動き検出手段で検出した前記撮影画面全体の動き量の画素換算値で除算した値以下に、前記シャッター手段による露光時間を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に係り、特に振動等の影響で画面全体に動きがある場合であっても、撮影画像の鮮鋭度を適正に調整する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近になり、工場の監視等の業務分野のみならず一般生活分野にも監視カメラが導入され、安全な社会環境が構築されつつある。これにおいて、２４時間にわたり店舗、集合住宅、道路、商店街等のセキュリティを確保するための監視カメラシステムが利用されるようになった。そして、このような監視カメラシステムに用いられる撮像装置は、家庭用の撮影カメラと異なり、様々な環境下、屋内外、昼夜、季節、気候条件等においても監視対象を明瞭に撮影する必要がある。また、設置環境としては、天井、壁、支柱などに固定して使用される場合が多いが、風の影響や、重量車の交通による振動等によって、画面全体に振れが生じる場合が少なくない。画角は現場毎に様々であるが、多くの場合、撮像装置はレンズの焦点距離情報を得ることができない。
【０００３】
こうした環境下において、撮像装置の振れによる撮影画像の鮮鋭度の劣化（画像の流れ）を抑止、調整された被写体映像を得ることが望まれており、このような撮像装置の振れによる撮影画像信号を補正する撮像装置が従来から知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１には、画振れ補正機能付ビデオカメラにおいて、画振れ補正動作時にシャッター速度を予め決定してある所定の高速値に切り替える撮影装置が開示されている。また、特許文献２には、手振れ補正機能付撮像装置において、手振れ補正機能動作時に、被写体輝度とレンズの焦点距離（あるいは標準レンズでの代表値）を、予めプログラムされた高速シャッター優先の露出カーブに適用し、シャッター速度を高速値に切り替える撮像装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第２７５４８０８号公報
【特許文献２】特開２００７−１９９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２各記載の従来の撮像装置では、電子的な振れ補正（いわゆる画像切り出しによる補正）を行う構成であるため、出力画像の視覚的な振れの補正はできるが、露光時間中の振れは補正できない。これらの従来の撮像装置では、この露光時間中の振れによる画質劣化（振れ方向に流れ、ぼけた画像になる）を抑止するためには、シャッター速度を高速値に設定することが効果的である。
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２記載の従来の撮像装置は、ともに手持ち撮影を前提とする構成であり、シャッター速度は一般的な人間の手持ち保持能力に基づいて決定されている。このため、これらの従来の撮像装置では、監視カメラ設置環境における道路からの振動や、風の影響による支柱の揺らぎなど、速度、大きさともに限定できない振れに対しては、十分に対応できないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２記載の従来の撮像装置では、より適正なシャッター速度を設定するために、レンズの焦点距離情報を用いる技術を開示しているが、監視カメラではレンズ交換可能な形式のものでは、レンズと本体とで焦点距離情報を授受する仕組みはなく、レンズの焦点距離情報を得ることはできない。また、レンズ交換不可の監視カメラでも、手動ズーム形式では同様に焦点距離情報を得ることができない。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、予め特定することのできない振れに対して有効であり、また画角（レンズ焦点距離）の如何に関わらず、撮影画像の鮮鋭度の劣化（画像の流れ）を抑止し、調整された被写体映像を得る撮像装置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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は撮影レンズを介して撮像素子の受光面に結像させた光学像を該撮像素子により光電変換し、撮像素子から得られる撮像信号をカメラプロセス部により所定の信号処理を施して映像信号として出力する撮像装置において、撮像素子の露光時間を制御可能なシャッター手段と、カメラプロセス部から出力される映像信号から所定の検出間隔時間毎の撮影画面全体の動きを検出する動き検出手段と、検出時間間隔を、動き検出手段で検出した撮影画面全体の動き量の画素換算値で除算した値以下に、シャッター手段による露光時間を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、動き検出手段で得られた画面全体の動きに応じて、シャッター手段による露光時間を制御するため、予め特定することのできない振れに対して有効であり、振れ量に応じたシャッター速度の設定が可能であり、また画角（レンズ焦点距離）如何に関わらず、撮影画像の鮮鋭度の劣化（画像の流れ）を抑止し、調整された被写体映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明になる撮像装置の一実施の形態について図１〜図７を用いて詳細に説明する。図１は本発明になる撮像装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図に示す本実施の形態の撮像装置は、撮影されている画面全体の動きを検出し、１フレーム時間における動き量を画素換算値として出力する動き検出部５と、動き検出部５で検出された動き量に基づいて、シャッター速度を決定し、撮像素子３の露光時間を制御する露出制御部７を備えることで、予め特定することのできない振れに対して有効であり、また画角（レンズ焦点距離）の如何に関わらず、撮像画像の鮮鋭度の劣化（画像の流れ）を抑止、調整された被写体映像を得ることができるようにしたものである。
【００１３】
図１に示す撮像装置は、被写体からの光を集光する撮影レンズ１と、撮影レンズ１を透過した被写体光の光量を指示された光量に制限する絞り２と、絞り２で光量制限された被写体光が受光面に結像され、その被写体光を光電変換する撮像素子３と、撮像素子３により光電変換されて得られた撮像信号に対して公知の信号処理を施して映像信号を生成するカメラプロセス部４と、カメラプロセス部４からの映像信号が供給される動き検出部５及び輝度検出部６と、動き検出部５及び輝度検出部６からそれぞれ出力される動き検出信号と輝度検出信号とに基づいて、絞り２により露光量の制御と、撮像素子３の露光時間を制御するシャッター速度制御とを行う露出制御部７とより構成される。また、露出制御部７はカメラプロセス部４に対して自動利得調整（ＡＧＣ）の制御も行う。
【００１４】
次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、撮像素子３の受光面に、撮影レンズ１を介して得られる被写体像が、絞り２によって光量制限されて結像される。カメラプロセス部４は、撮像素子３で順次光電変換して得られる被写体の動画像信号を受け、利得調整や色信号処理を行い、映像信号を生成して出力する。
【００１５】
動き検出部５は、カメラプロセス部４から得られた映像信号を受け、例えば、時間的に隣接するフレーム間の画面全体の動きを検出し、１フレーム時間における動き量を、画素換算値として出力する。輝度検出部６は、カメラプロセス部４から得られた映像信号を受け、例えば、画面全体の平均輝度レベルを出力する。
【００１６】
露出制御部７は、動き検出部５から得られた動き量に基づき、撮像素子３のシャッター速度を決定し、撮像素子３の露光時間を制御すると共に、輝度検出部７から得られた輝度レベルを受け、上記の決定したシャッター速度での適切な露出を得るための、絞り２に対する制御と、カメラプロセス部４に対して自動利得調整（ＡＧＣ）の制御とを行う。
【００１７】
次に、本実施の形態の要部である露出制御部７の動作について、更に詳細に図２〜図７を併せ参照して説明する。ここで、図２は、撮像装置に振れが無いときの出力映像の状態を示す模式図である。図２（Ａ）中の○で囲んだ部分ａの拡大図を同図（Ｂ）に示す。撮像装置に振れが無い場合は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明による動作の有無に関わらず、良好な映像が得られる。
【００１８】
次に、図３は撮像装置が縦方向に振動した場合に、本発明の実施形態による動作を行わない状態での、出力映像を示す模式図である。図３（Ａ）に示す画像中の○で囲んだ部分ｂの拡大図を同図（Ｂ）に示す。ここでは、フレームレート３０ｆｐｓ、シャッター速度１／３０秒で撮影中に、縦方向に、５／３０秒間に、１５画素相当の振れが生じた場合を模式している。
【００１９】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すとおり、撮像装置が縦方向に振動した場合に、本発明の実施形態による動作を行わないときの出力映像は、縦方向にぶれた映像であり、映像品質は低い。この図３（Ａ）中の○で囲んだ部分ｂの拡大図を、フレーム毎に分解した図を図４に示す。図４において、Ａはフレーム間の動き量、Ｂは出力映像のぶれ量を示している。
【００２０】
図５（Ａ）は上記状態での１フレームの画像を示している。図５（Ａ）中の○で囲んだ部分ｃの拡大図を同図（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）に示すように、出力映像は露光時間中（ここでは１／３０秒）の動きが撮像され、縦方向に流れた（ぼけた）画像となっている。比較のため、撮像装置が振動していない場合の図２（Ｂ）に示した拡大画像を図５（Ｃ）に再掲する。
【００２１】
図３（Ａ）に示す出力映像は、本発明に係らない電子的な振れ補正（いわゆる画像切り出しによる補正）によって、視覚的な振れの補正はできるが、露光時間中の振れは補正できないため、各フレーム毎の画像は、図５に示すような露光時間中の振れによる画質劣化が残存したものになる。
【００２２】
さて、本実施の形態では、図１の動き検出部５によって、時間的に隣接するフレーム間の撮影画面全体の動きを検出し、１フレーム時間における動き量を画素換算値として出力する。すなわち、図４に示すフレーム間の動き量Ａの画素換算値である。これは、シャッター速度を１フレーム時間とした場合の、図５（Ｂ）に示す画像の流れ量（ぼけ量）に等しい。
【００２３】
図１の露出制御部７は、動き検出部５から得られた動き量に基づき、シャッター速度を決定する。すなわち、撮像装置の振れによる、１フレーム時間内の画像の流れ量（ぼけ量）を、ｎ画素以内にするために、シャッター速度を、
（１フレーム時間×ｎ）／（１フレーム時間における動き量の画素換算値）
に設定し、撮像素子３の露光時間を制御する。
【００２４】
上記のｎを”１”とした場合は、ぶれが１画素以内に抑えられるため、１フレーム毎に取り出した画面は、撮像装置の振動が無い場合の画像と同様に、鮮鋭度に優れた画像が得られる。ここで、ｎは自然数である必要はなく、例えば、１.５（画素）であってもよい。
【００２５】
図６は、撮像装置が縦方向に振動した場合の、本実施の形態の動作状態での出力映像を示す模式図である。ここでも、フレームレート３０ｆｐｓ、シャッター速度１／３０秒で撮影中に、縦方向に５／３０秒間に１５画素相当の振れが生じたものとする。この場合は、本実施の形態では、上式中のｎ＝１、１フレーム時間における動き量の画素換算値＝３、１フレーム時間＝１／３０（秒）とした場合、シャッター速度を１／９０（＝（１／３０）×１／３）秒とする。
【００２６】
このときの出力映像を図６（Ａ）に示す。また、図６（Ａ）中の○で囲んだ部分ｄの拡大図を同図（Ｂ）に示す。図６（Ａ）、（Ｂ）に示すとおり、本実施の形態でも時間的に連続した出力映像としては、縦方向にぶれた映像であるが、各フレーム毎では鮮鋭度の高い画像が提供される。図７（Ａ）は、上記図６の状態での、１フレームの画像を示している。図７（Ａ）中の○で囲んだ部分ｅの拡大図を同図（Ｂ）に示す。
【００２７】
本実施の形態では、露光時間中の動きが１画素に収まるように、シャッター速度を制御（ここでは１／９０秒）しているため、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように得られる出力画像は、縦方向の流れた（ぼけ）が抑止された鮮鋭度が高い画像となっている。
【００２８】
図６（Ａ）、（Ｂ）に示す出力映像は、本発明に係らない電子的な振れ補正（いわゆる画像切り出しによる補正）によって視覚的な振れの補正ができ、また本実施の形態により露光時間中の振れが抑止されるため、鮮鋭度の高い出力映像が提供できる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態で説明した撮像装置によれば、撮影画面全体の動きを検出し、１フレーム時間における動き量を画素換算値として出力する動き検出部５と、動き検出部５で検出された画面の動き量に基づいて、シャッター速度を決定し、撮像素子３の露光時間を制御する露出制御部７を備え、露出制御部７は、動き検出部５から得られた動き量に基づき、シャッター速度を、
（１フレーム時間×ｎ）／（１フレーム時間における動き量の画素換算値）
に設定し、撮像素子３の露光時間を制御する構成であるので、予め特定することのできない振れに対して有効であり、また画角（レンズ焦点距離）の如何に関わらず、撮影画像の鮮鋭度の劣化（画像の流れ）を抑止、調整された被写体映像を得ることができる撮像装置を実現することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、画面全体の動きは上記の説明では縦方向として説明したが、これに限らず、本発明は任意の方向の動きに対応可能である。例えば、動き検出部５で１フレーム時間に縦＋１画素、横−２画素の動きが検出された場合、動き量（スカラー）は√３であるので、画素のブレ量（ぼけ量）を１画素以内に収めるには、１フレーム時間（３３ｍｓ）／√３にシャッター速度を設定すればよい。このように、動き検出部５が縦横２次元の検出を行うことにより、任意方向の画面の動きに対応できる。なお、シャッター速度の制御には方向の情報は必要ない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明になる撮像装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】撮像装置に振れが無い時の出力映像の状態を示す模式図である。
【図３】撮像装置が縦方向に振動した場合に、本発明による動作を行わない状態での出力映像を示す模式図である。
【図４】図３（Ａ）中の○で囲んだ部分ｂの拡大図をフレーム毎に分解した図である。
【図５】撮像装置が縦方向に振動した場合に、本発明による動作を行わない状態での１フレームの画像等を示す図である。
【図６】撮像装置が縦方向に振動した場合の本実施の形態の動作状態での出力映像を示す模式図である。
【図７】図６の状態での１フレームの画像を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  撮影レンズ
２  絞り
３  撮像素子
４  カメラプロセス
５  動き検出部
６  輝度検出部
７  露出制御部
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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