撮像装置及び撮像方法
【課題】撮像素子の撮像領域にレンズにより受光された撮像光が入射されない無効画像領域が現れる場合においても、最適な露光制御を行うこと。
【解決手段】有効画像領域検出部１３０は、撮像素子１１２の撮像領域にレンズ１１１により受光された撮像光が入射される有効画像領域を検出し、輝度算出部１４０は、有効画像領域の輝度を算出し、利得調整部１２１は、当該輝度に応じて、有効画像領域のゲインを調整する。また、周辺光量落ち補正部１２２は、有効画像領域に基づいて、有効画像領域の周辺光量落ちを補正する。
【解決手段】有効画像領域検出部１３０は、撮像素子１１２の撮像領域にレンズ１１１により受光された撮像光が入射される有効画像領域を検出し、輝度算出部１４０は、有効画像領域の輝度を算出し、利得調整部１２１は、当該輝度に応じて、有効画像領域のゲインを調整する。また、周辺光量落ち補正部１２２は、有効画像領域に基づいて、有効画像領域の周辺光量落ちを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関し、特に、撮像素子の撮像領域にレンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と、撮像光が入射されない無効画像領域と、が現れる撮像装置において露光を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、魚眼レンズを含む広角レンズカメラ等の撮像装置には、一般に、自動的に露出（露光）量を調整するＡＥ（Automatic Exposure：自動露出）機能が設けられている。露光制御は、視野内の光量を測光し、その測光結果に基づき、レンズの開口度、シャッタ速度及び撮像素子から出力される撮像信号の利得を調整することにより行われる。
【０００３】
一般的な、露光制御方法としては、まず、撮像素子の画素画面からなる領域（以下「撮像領域」という）をＮ個のブロックに分割し、ブロック毎にそれぞれのブロックに含まれる画素の平均輝度を求め、Ｎ個のブロックの平均輝度をフレームの輝度として求める。そして、この輝度に応じて、シャッタ速度又は利得を調整する。図１は、撮像領域を１２個のブロックに分割した例である。
【０００４】
また、従来、魚眼レンズを含む広角レンズカメラ等の撮像装置には、一般に、周辺光量落ち補正機能が設けられている。周辺光量落ちとは、レンズの特性により、レンズの中心部付近の撮像信号の光量レベルに対して、中心部から距離が離れるに従って撮像信号の光量レベルが暗くなる特性をいう。図２Ａに、周辺光量落ちの様子を示す。
【０００５】
周辺光量落ち補正とは、レンズ周辺の撮像信号の利得を上げる補正をいう。図２Ｂは、周辺光量落ち補正に用いるゲインアップ特性の一例を示している。図２Ｂにおいて、横軸は、レンズの中心部からの撮像光が入射される画素領域からの距離ｒであり、縦軸は、ゲインを示している。図２Ｂに示すゲインアップ特性を用いることにより、レンズ周辺の撮像信号の光量を上げることができる。
【０００６】
ところで、広角レンズカメラ等の撮像装置においては、撮像素子の撮像領域に、レンズから光が届き、レンズにより受光された撮像光が入射される領域（以下「有効画像領域」という）と、レンズから光が届かず、レンズにより受光された撮像光が入射されない領域（以下「無効画像領域」という）とが発生する。
【０００７】
図３は、広角レンズを用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の一例を示す図である。図３において、長方形の領域は撮像領域（撮像素子または撮像面と呼んでもよい）を示し、円形の領域は撮像面での撮像光の受光領域を示す。また、白塗りの領域は有効画像領域を示し、黒塗りの領域は無効画像領域を示している。特に、魚眼レンズを含む広角レンズカメラ等の広い画角を有する撮像装置では、広範囲の視野画像を得るために、撮像光全てが撮像領域（撮像素子）に入射されるように設定されている。そのため、図３からも分かるように、広角レンズを用いた撮像装置では、撮像領域に無効画像領域が存在する。
【０００８】
一方、図４は、標準レンズ（又は望遠レンズ）を用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の一例を示す図である。図４において、長方形の領域は撮像領域（撮像素子または撮像面と呼んでもよい）、円形の領域は撮像面での撮像光の受光領域を示す。図４に示すように、標準レンズ（又は望遠レンズ）の場合には、撮像面全体に撮像光が入射されるため、撮像領域に無効画像領域が存在しない。
【０００９】
このように、レンズの画角が広い広角レンズ等を用いた場合と、広角レンズに比べ画角が狭い標準レンズ等を用いた場合とでは、有効画像領域が異なる。
【００１０】
特許文献１には、装着されたレンズが、画角が広い魚眼レンズか否か判定し、装着されたレンズが魚眼レンズの場合には、撮像領域の中央領域を有効画像領域として利用して輝度を算出する方法が記載されている。
【００１１】
また、特許文献１には、図３に示すように、有効画像領域が撮像領域の上辺及び下辺に接し、かつ、撮像領域の中央に存在する場合の輝度算出方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−１５４９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、広角レンズカメラ等の撮像装置においては、レンズ及び撮像素子の個体差、或いは、撮像素子のサイズ、レンズと撮像素子との配置対応関係等により、撮像素子の撮像領域に対し有効画像領域が変動する場合がある。
【００１４】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄは、撮像領域に対する無効画像領域の関係の例を示した図である。
【００１５】
図５Ａ、図５Ｂに示すように、有効画像領域が、撮像領域の上辺及び下辺に接していないような場合には、特許文献１に記載の輝度算出方法を適用しただけでは、無効画像領域における輝度も算出結果に含まれてしまう。そのため、無効画像領域が大きい場合に、良好な輝度調整を行うことが難しい。
【００１６】
また、図５Ａ、図５Ｂに示すように、有効画像領域の中心が撮像領域の中心に一致している場合においても、有効画像領域が、撮像領域の上辺及び下辺に接しておらず、有効画像領域の大きさが変わる場合には、単に周辺光量落ち補正を行っても、不整合が生じ、良好に補正できない場合がある。
【００１７】
また、図５Ｃ、図５Ｄに示すように、有効画像領域が、撮像領域の上辺及び下辺に接していても、有効画像領域の中心と撮像領域の中心とが一致しないような場合には、単に周辺光量落ち補正を行っても、不整合が生じ、良好に補正できない場合がある。
【００１８】
このように、特許文献１に記載の方法では、不特定のレンズと不特定の撮像素子との画角に対応するのが困難である。
【００１９】
本発明はかかる点を考慮してなされたものであり、撮像素子の撮像領域にレンズにより受光された撮像光が入射されない無効画像領域が現れる場合においても、最適な露光制御を行うことができる撮像装置及び撮像方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の撮像装置の一つの態様は、撮像素子の撮像領域に、レンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と前記撮像光が入射されない無効画像領域がある撮像装置であって、前記有効画像領域を検出する検出手段と、検出した前記有効画像領域の輝度を算出する輝度算出手段と、算出した前記輝度に応じて、前記有効画像領域のゲインを調整する利得調整手段と、を具備する構成を採る。
【００２１】
本発明の撮像方法の一つの態様は、撮像素子の撮像領域に、レンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と前記撮像光が入射されない無効画像領域がある撮像装置に用いられ、前記有効画像領域を検出する検出ステップと、検出した前記有効画像領域の輝度を算出する輝度算出ステップと、算出した前記輝度に応じて、前記有効画像領域のゲインを調整する利得調整ステップと、を含むようにした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、撮像素子の撮像領域にレンズにより受光された撮像光が入射されない無効画像領域が現れる場合においても、最適な露光制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】撮像領域における輝度の算出方法を説明するための図
【図２】図２Ａは、周辺光量落ちの様子を示す図であり、図２Ｂは、周辺光量落ち補正に用いるゲインアップ特性を示す図
【図３】広角レンズを用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の一例を示す図
【図４】標準レンズを用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の一例を示す図
【図５】広角レンズを用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の別の例を示す図
【図６】本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図
【図７】有効画像領域検出部の内部構成の一例を示すブロック図
【図８】弦検出部において検出された円の弦の一例を示す図
【図９】有効画像領域の円の中心及び半径の算出方法を説明するための図
【図１０】ゲインアップ特性の補正方法を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態）
図６に、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す。撮像装置１００は、大きく分けて、撮像部１１０と、補正部１２０と、有効画像領域検出部１３０と、輝度算出部１４０と、画像処理部１５０とを有する。
【００２６】
撮像部１１０は、レンズ１１１及び撮像素子１１２を有する。なお、撮像部１１０の構成は、公知の構成を用いればよい。例えば、撮像部１１０は、入力光を調整するために、絞り制御機構、シャッタ速度制御機構及び焦点制御機構などを有する。ここで、撮像部１１０は、後述の輝度算出部１４０からフィードバックされる輝度に応じて、絞り制御等を行う。なお、本発明においては、撮像部１１０内でのこれら制御機構のための構成及び方法は特に限定されるものではなく、従来提案されている種々の構成及び方法を適用してよい。
【００２７】
レンズ１１１は、被写体像（図示せぬ）を受光し、受光した撮像光を撮像素子１１２の撮像領域上に撮像画像として受光させる。なお、レンズ１１１は、取り外し／装着可能な交換レンズであってもよい。
【００２８】
撮像素子１１２は、撮像画像を光電変換する。撮像素子１１２としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）センサ等を用いることができる。撮像素子１１２は、光電変換後の撮像信号を補正部１２０に出力する。
【００２９】
補正部１２０は、利得調整部１２１及び周辺光量落ち補正部１２２を有する。
【００３０】
利得調整部１２１は、輝度算出部１４０からフィードバックされる輝度に応じて、光電変換後の撮像信号のゲインを調整する。これにより、撮像領域の全体の露光が一括制御される。ゲインの調整方法については、後述する。利得調整部１２１は、ゲイン調整後の撮像信号を周辺光量落ち補正部１２２に出力する。
【００３１】
周辺光量落ち補正部１２２は、ゲイン調整後の撮像信号及び後述の有効画像領域検出部１３０から通知される有効画像領域の情報を入力とし、有効画像領域の情報に基づいて、ゲイン調整後の撮像信号の周辺光量落ちを補正する。周辺光量落ち補正の方法については、後述する。周辺光量落ち補正部１２２は、周辺光量落ち補正後の撮像信号を有効画像領域検出部１３０に出力する。
【００３２】
有効画像領域検出部１３０は、撮像信号を入力とし、撮像領域のうち有効画像領域を検出する。具体的には、有効画像領域検出部１３０は、有効画像領域が円と仮定して、有効画像領域の円の中心座標及び半径を算出する。なお、有効画像領域の円の中心座標及び半径の算出方法については、後述する。有効画像領域検出部１３０は、算出した有効画像領域の円の中心座標及び半径の情報を、輝度算出部１４０及び周辺光量落ち補正部１２２に出力する。
【００３３】
画像処理部１５０は、撮像信号に対し、記録解像度、フレームレート、画質の調整等の画像処理を含むその他の一般的なカメラ信号処理（γ補正、Knee補正、ホワイトバランス等）を行う。なお、画像処理部１５０を設けず、補正部１２０がこれら処理を行うようにしてもよい。
【００３４】
クロック供給部１６０は、撮像装置１００の各部にクロックを供給したり、各部へのクロックの提供を停止したりして、各部を制御する。例えば、クロック供給部１６０が、撮像部１１０へのクロックの供給を停止することにより、撮像部１１０の撮像を停止させることができる。また、クロック供給部１６０が、撮像部１１０に低レートのクロックを供給することにより、撮像画像のフレームレート或いは解像度を下げることができる。
【００３５】
図７は、有効画像領域検出部１３０の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００３６】
２値画像生成部１３１は、撮像信号を閾値処理により２値化して、２値画像を生成する。これにより、被写体像が受光された画素では「１」に、それ以外の画素では「０」に２値化された２次元情報（２値画像）のフレームが生成される。
【００３７】
ノイズ除去部１３２は、２値画像のノイズを除去する。ノイズ除去方法としては、例えば、メディアンフィルタを用いた膨張収縮処理により行う。
【００３８】
弦検出部１３３は、ノイズ除去後の２値画像から有効画像領域を形成する円の弦を検出する。円の弦の検出方法としては、例えば、有効画像領域に含まれる画素の撮像信号が「１」に２値化されることを利用した以下のような方法＃１又は方法＃２を用いることができる。
【００３９】
［円の弦の検出方法＃１］
弦検出部１３３は、水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）に、撮像素子１１２の撮像領域を順次走査する。そして、弦検出部１３３は、（１）撮像領域の上部、（２）撮像領域の下部、（３）撮像領域の左部、（４）撮像領域の右部において、所定画素数以上又は所定ライン数以上連続した「１」の弦を検出する。すなわち、弦検出部１３３は、撮像光を閾値処理により、被写体像が受光された画素と被写体像が受光されない画素とに２値化して得た２値画像のうち、連続して被写体像が受光された画素から構成される弦を検出する。
【００４０】
なお、図８Ａ及び図８Ｂは、弦検出部１３３が、２０画素及び２０ライン以上連続した「１」の弦を検出した例である。図８Ａは、弦の画素数及びライン数が２０の例であり、図８Ｂは、弦の画素数が２５、３０であり、ライン数が２０の例である。
【００４１】
［円の弦の検出方法＃２］
弦検出部１３３は、所定の画素列及び所定のラインにおける撮像素子１１２の画素を走査し、円の弦を検出する。そして、弦検出部１３３は、検出した弦のうち、「１」が連続する画素数又はライン数が所定の閾値以上の弦を、水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）それぞれ少なくても２個抽出する。
【００４２】
このように、本実施の形態では、弦検出部１３３は、有効画像領域が円であると仮定して、所定の閾値以上の長さの円の弦であって、平行な弦の組み合わせを、少なくとも２組み検出し、検出時の以下の座標を保持する。
【００４３】
・該当弦の画素及びラインの座標
・該当弦において「１」が開始する画素及びラインの座標
・該当弦において「１」が連続する画素数及びライン数
【００４４】
このようにして、弦検出部１３３は、撮像領域の水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）のそれぞれに、所定画素数及び所定ライン数以上「１」が連続した弦を検出し、上記円の弦の座標の情報を保持する。
【００４５】
弦検出部１３３は、検出した円の弦の座標の情報を領域算出部１３４に出力する。
【００４６】
領域算出部１３４は、弦検出部１３３において検出された円の弦の情報を用いて、有効画像領域の円の中心座標及び半径を算出する。図９を用いて、円の中心座標及び半径の算出方法について説明する。
【００４７】
図９は、弦検出部１３３において検出された４つの円の弦の座標を示した図である。図９に示すように、弦検出部１３３において、撮像領域の水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）のそれぞれに、弦の座標がそれぞれ以下のように検出された例である。
【００４８】
水平方向の弦：（ｘ１，ｙ１）、（ｘ１＋ｗ１，ｙ１）
水平方向の弦：（ｘ２，ｙ２）、（ｘ２＋ｗ２，ｙ２）
垂直方向の弦：（ｘ３，ｙ３）、（ｘ３＋ｈ１，ｙ３）
垂直方向の弦：（ｘ４，ｙ４）、（ｘ４＋ｈ２，ｙ４）
【００４９】
領域算出部１３４は、上記座標、式（１−１）及び式（１−２）により、中心座標（ｘ０，ｙ０）を算出する。
【数１】
【００５０】
さらに、領域算出部１３４は、式（２）を用いて、円の半径ｒ０を算出する。具体的には、領域算出部１３４は、式（２）の（ｘ，ｙ）に、円の弦の上記８点の座標をそれぞれ代入して８個の半径ｒを算出し、８個の半径ｒの平均値を、有効画像領域の半径とする。
【数２】
【００５１】
なお、走査において誤差が生じる可能性もあるため、領域算出部１３４は、複数フレームの平均をとり、円の中心座標及び半径の算出精度を上げるようにしてもよい。
【００５２】
また、領域算出部１３４は、異なる２点の組み合わせから（ｘ０，ｙ０）を算出し、（ｘ０，ｙ０）のばらつきに応じて信頼性を判定し、ばらつきが大きい場合には平均演算には含めないという処理を行ってもよい。
【００５３】
領域算出部１３４は、算出した有効画像領域の円の中心座標及び半径の情報を、有効画像領域の情報として、輝度算出部１４０及び周辺光量落ち補正部１２２に出力する。
【００５４】
輝度算出部１４０は、有効画像領域検出部１３０において算出された有効画像領域の輝度を算出する。例えば、輝度算出部１４０は、有効画面領域を複数のブロックに分割し、ブロックの平均輝度を求め、フレームの平均輝度とする。輝度算出部１４０は、算出した輝度の情報を撮像部１１０に出力する。撮像部１１０では、輝度に応じた絞り制御及びシャッタ速度制御が行われる。また、輝度算出部１４０は、算出した輝度を利得調整部１２１に出力する。
【００５５】
利得調整部１２１は、輝度算出部１４０から通知される輝度に応じて、撮像素子１１２から出力される撮像信号のゲインを調整する。ここで、輝度算出部１４０から通知される輝度は、有効画像領域内の輝度であるため、当該輝度に応じて、撮像画像の全体のゲインを調整することにより、有効画像領域内の撮像信号の露光が良好に調整されるようになる。利得調整部１２１は、ゲイン調整後の撮像信号を周辺光量落ち補正部１２２に出力する。
【００５６】
周辺光量落ち補正部１２２は、ゲイン調整後の撮像信号及び有効画像領域の情報を入力とし、有効画像領域の情報に基づいて、ゲイン調整後の撮像信号の周辺光量落ちを補正する。具体的には、周辺光量落ち補正部１２２は、有効画像領域の円の中心座量及び半径に基づいて、内部に保持しているゲインアップ特性を補正する。図１０を用いて、ゲインアップ特性の補正方法について説明する。
【００５７】
図１０において、実線（Ｓ１１）は周辺光量落ち補正部１２２が内部に保持する基準のゲインアップ特性を示し、破線（Ｓ１２）は補正後のゲインアップ特性を示している。なお、図１０において、横軸は、基準となるレンズの中心部から入射されたからの撮像光が入射される画素領域からの距離ｒであり、縦軸は、ゲインを示している。
【００５８】
周辺光量落ち補正部１２２は、例えば、有効画面領域の円の中心座標が（ｘ０，ｙ０）であり、半径がｒ０の場合、図１０に示したゲインアップ特性Ｓ１１の中心座標が（ｘ０，ｙ０）になるよう、ゲインアップ特性をシフトさせる。更に、周辺光量落ち補正部１２２は、中心（ｘ０，ｙ０）から半径ｒ０の周辺領域でゲインがアップされるよう、ゲインアップ特性Ｓ１１をゲインアップ特性Ｓ１２のように補正する。
【００５９】
そして、周辺光量落ち補正部１２２は、補正後のゲインアップ特性Ｓ１２を用いて、撮像信号の周辺のゲインを補正する。これにより、有効画像領域の中心が変動するような場合においても、周辺光量落ちを良好に補正することができるようになる。周辺光量落ち補正部１２２は、補正後の撮像信号を画像処理部１５０に出力する。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、有効画像領域検出部１３０は、撮像素子１１２の撮像領域にレンズ１１１により受光された撮像光が入射される有効画像領域を検出し、輝度算出部１４０は、有効画像領域の輝度を算出し、利得調整部１２１は、当該輝度に応じて、有効画像領域のゲインを調整する。これにより、撮像素子１１２の撮像領域にレンズ１１１により受光された撮像光が入射される有効画像領域が変動する場合においても、最適な露光制御を行うことができる。
【００６１】
また、有効画像領域検出部１３０において、２値画像生成部１３１は、撮像信号を閾値処理により２値化して、２値画像を生成し、弦検出部１３３は、連続して被写体像が受光された画素から構成される弦を検出する。このとき、弦検出部１３３は、有効画像領域である円の平行な弦の組み合わせを、少なくとも２組み検出する。そして、領域算出部１３４は、弦検出部１３３において検出された円の弦の情報を用いて、有効画像領域の円の中心座標及び半径を算出する。このようにして、有効画像領域検出部１３０は、被写体像が受光された画素と被写体像が受光されない画素とに２値化して得た２値画像に基づいて、有効画像領域を検出するため、比較的少ない演算量で、有効画像領域を検出することができる。
【００６２】
また、周辺光量落ち補正部１２２は、有効画像領域に基づいて、有効画像領域の周辺光量落ちを補正するので、撮像領域における有効画像領域の位置又は大きさが変動した場合においても、光量落ちしている周辺を最適に補正することができる。
【００６３】
なお、電源切断（ＯＦＦ）時にのみレンズ１１１を交換し、電源投入（ＯＮ）後はレンズ１１１を交換しない場合には、最初の数フレームの期間のみ有効画像領域検出部１３０を動作させるようにしてもよい。すなわち、クロック供給部１６０は、最初の数フレームの期間のみ有効画像領域検出部１３０にクロックを供給し、当該期間経過後にはクロックの供給を停止するようにしてもよい。これにより、省電力化を図ることができる。
【００６４】
また、電源投入後にレンズ１１１を交換するような場合には、レンズ交換動作を接点入力等により検知し、電源投入時及び接点入力時にのみ、有効画像領域検出部１３０を動作させるようにしてもよい。すなわち、電源投入時及び接点入力時にのみ、クロック供給部１６０がクロックを供給するようにしてもよい。これにより、レンズ１１１及び撮像素子１１２の個体差、或いは、撮像素子１１２のサイズ、レンズ１１１と撮像素子１１２との配置対応関係等により、撮像素子１１２の撮像領域に対し有効画像領域が変動する場合においても、有効画像領域を随時特定することができるので、良好な露光制御を行うことができる。
【００６５】
なお、以上の説明では、周辺光量落ち補正部１２２が、利得調整部１２１の後段に設けられる場合について説明したが、周辺光量落ち補正部１２２が、利得調整部１２１の前段に設けられるようにしてもよい。この場合、周辺光量落ち補正部１２２は、光電変換後の撮像信号及び有効画像領域検出部１３０から通知される有効画像領域の情報を入力とし、有効画像領域の情報に基づいて、光電変換後の撮像信号の周辺光量落ちを補正する。そして、利得調整部１２１は、輝度算出部１４０からフィードバックされる輝度に応じて、周辺光量落ちを補正後の撮像信号のゲインを調整する。
【００６６】
また、以上の説明では、有効画像領域検出部１３０が、利得調整後及び周辺光量落ち補正後の撮像信号を入力とする場合について説明したが、これに限られない。すなわち、有効画像領域検出部１３０は、利得調整補正前及び周辺光量落ち補正前の撮像信号、利得調整補正前の撮像信号、又は、周辺光量落ち補正前の撮像信号を入力とし、これら撮像信号に基づいて、有効画像領域を検出するようにしてもよい。更には、有効画像領域検出部１３０が用いる撮像信号を、利得調整補正前及び周辺光量落ち補正前の撮像信号、利得調整補正前の撮像信号、又は、周辺光量落ち補正前の撮像信号のいずれかに切り替えるためのセレクタを設けるようにしてもよい。
【００６７】
また、以上の説明では、輝度算出部１４０が、利得調整後及び周辺光量落ち補正後の撮像信号を入力とする場合について説明したが、これに限られない。すなわち、輝度算出部１４０は、利得調整補正前及び周辺光量落ち補正前の撮像信号、利得調整補正前の撮像信号、又は、周辺光量落ち補正前の撮像信号を入力とし、これら撮像信号に基づいて、有効画像領域の輝度を算出するようにしてもよい。更には、輝度算出部１４０が用いる撮像信号を、利得調整補正前及び周辺光量落ち補正前の撮像信号、利得調整補正前の撮像信号、又は、周辺光量落ち補正前の撮像信号のいずれかに切り替えるためのセレクタを設けるようにしてもよい。
【００６８】
また、以上の説明では、補正部１２０が、利得調整部１２１及び周辺光量落ち補正部１２２を有する場合について説明したが、補正部１２０が、利得調整部１２１又は周辺光量落ち補正部１２２の一方のみを有していてもよい。そして、補正部１２０が、利得調整部１２１のみを有する場合には、有効画像領域検出部１３０及び輝度算出部１４０は、利得調整後の撮像信号を入力とすればよい。また、補正部１２０が、周辺光量落ち補正部１２２のみを有する場合には、有効画像領域検出部１３０及び輝度算出部１４０は、周辺光量落ち補正後の撮像信号を入力とすればよい。
【００６９】
また、有効画像領域が円でない場合においても、例えば、弦検出部１３３が、水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）に、撮像素子１１２の撮像領域を順次走査し、撮像信号が「１」に２値化された画素の集合を有効画像領域として検出するようにしてもよい。レンズの形状等により、有効画像領域の形状が円とならないような場合においても、最適な露光制御を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、撮像素子の撮像領域にレンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域が変動する場合においても、最適な露光制御を行うことができ、例えば、レンズにより受光された被写体像が表示されない無効画像領域が現れる撮像装置等において有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 撮像装置
１１０ 撮像部
１１１ レンズ
１１２ 撮像素子
１２０ 補正部
１２１ 利得調整部
１２２ 周辺光量落ち補正部
１３０ 有効画像領域検出部
１３１ ２値画像生成部
１３２ ノイズ除去部
１３３ 弦検出部
１３４ 領域算出部
１４０ 輝度算出部
１５０ 画像処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関し、特に、撮像素子の撮像領域にレンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と、撮像光が入射されない無効画像領域と、が現れる撮像装置において露光を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、魚眼レンズを含む広角レンズカメラ等の撮像装置には、一般に、自動的に露出（露光）量を調整するＡＥ（Automatic Exposure：自動露出）機能が設けられている。露光制御は、視野内の光量を測光し、その測光結果に基づき、レンズの開口度、シャッタ速度及び撮像素子から出力される撮像信号の利得を調整することにより行われる。
【０００３】
一般的な、露光制御方法としては、まず、撮像素子の画素画面からなる領域（以下「撮像領域」という）をＮ個のブロックに分割し、ブロック毎にそれぞれのブロックに含まれる画素の平均輝度を求め、Ｎ個のブロックの平均輝度をフレームの輝度として求める。そして、この輝度に応じて、シャッタ速度又は利得を調整する。図１は、撮像領域を１２個のブロックに分割した例である。
【０００４】
また、従来、魚眼レンズを含む広角レンズカメラ等の撮像装置には、一般に、周辺光量落ち補正機能が設けられている。周辺光量落ちとは、レンズの特性により、レンズの中心部付近の撮像信号の光量レベルに対して、中心部から距離が離れるに従って撮像信号の光量レベルが暗くなる特性をいう。図２Ａに、周辺光量落ちの様子を示す。
【０００５】
周辺光量落ち補正とは、レンズ周辺の撮像信号の利得を上げる補正をいう。図２Ｂは、周辺光量落ち補正に用いるゲインアップ特性の一例を示している。図２Ｂにおいて、横軸は、レンズの中心部からの撮像光が入射される画素領域からの距離ｒであり、縦軸は、ゲインを示している。図２Ｂに示すゲインアップ特性を用いることにより、レンズ周辺の撮像信号の光量を上げることができる。
【０００６】
ところで、広角レンズカメラ等の撮像装置においては、撮像素子の撮像領域に、レンズから光が届き、レンズにより受光された撮像光が入射される領域（以下「有効画像領域」という）と、レンズから光が届かず、レンズにより受光された撮像光が入射されない領域（以下「無効画像領域」という）とが発生する。
【０００７】
図３は、広角レンズを用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の一例を示す図である。図３において、長方形の領域は撮像領域（撮像素子または撮像面と呼んでもよい）を示し、円形の領域は撮像面での撮像光の受光領域を示す。また、白塗りの領域は有効画像領域を示し、黒塗りの領域は無効画像領域を示している。特に、魚眼レンズを含む広角レンズカメラ等の広い画角を有する撮像装置では、広範囲の視野画像を得るために、撮像光全てが撮像領域（撮像素子）に入射されるように設定されている。そのため、図３からも分かるように、広角レンズを用いた撮像装置では、撮像領域に無効画像領域が存在する。
【０００８】
一方、図４は、標準レンズ（又は望遠レンズ）を用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の一例を示す図である。図４において、長方形の領域は撮像領域（撮像素子または撮像面と呼んでもよい）、円形の領域は撮像面での撮像光の受光領域を示す。図４に示すように、標準レンズ（又は望遠レンズ）の場合には、撮像面全体に撮像光が入射されるため、撮像領域に無効画像領域が存在しない。
【０００９】
このように、レンズの画角が広い広角レンズ等を用いた場合と、広角レンズに比べ画角が狭い標準レンズ等を用いた場合とでは、有効画像領域が異なる。
【００１０】
特許文献１には、装着されたレンズが、画角が広い魚眼レンズか否か判定し、装着されたレンズが魚眼レンズの場合には、撮像領域の中央領域を有効画像領域として利用して輝度を算出する方法が記載されている。
【００１１】
また、特許文献１には、図３に示すように、有効画像領域が撮像領域の上辺及び下辺に接し、かつ、撮像領域の中央に存在する場合の輝度算出方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−１５４９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、広角レンズカメラ等の撮像装置においては、レンズ及び撮像素子の個体差、或いは、撮像素子のサイズ、レンズと撮像素子との配置対応関係等により、撮像素子の撮像領域に対し有効画像領域が変動する場合がある。
【００１４】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄは、撮像領域に対する無効画像領域の関係の例を示した図である。
【００１５】
図５Ａ、図５Ｂに示すように、有効画像領域が、撮像領域の上辺及び下辺に接していないような場合には、特許文献１に記載の輝度算出方法を適用しただけでは、無効画像領域における輝度も算出結果に含まれてしまう。そのため、無効画像領域が大きい場合に、良好な輝度調整を行うことが難しい。
【００１６】
また、図５Ａ、図５Ｂに示すように、有効画像領域の中心が撮像領域の中心に一致している場合においても、有効画像領域が、撮像領域の上辺及び下辺に接しておらず、有効画像領域の大きさが変わる場合には、単に周辺光量落ち補正を行っても、不整合が生じ、良好に補正できない場合がある。
【００１７】
また、図５Ｃ、図５Ｄに示すように、有効画像領域が、撮像領域の上辺及び下辺に接していても、有効画像領域の中心と撮像領域の中心とが一致しないような場合には、単に周辺光量落ち補正を行っても、不整合が生じ、良好に補正できない場合がある。
【００１８】
このように、特許文献１に記載の方法では、不特定のレンズと不特定の撮像素子との画角に対応するのが困難である。
【００１９】
本発明はかかる点を考慮してなされたものであり、撮像素子の撮像領域にレンズにより受光された撮像光が入射されない無効画像領域が現れる場合においても、最適な露光制御を行うことができる撮像装置及び撮像方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の撮像装置の一つの態様は、撮像素子の撮像領域に、レンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と前記撮像光が入射されない無効画像領域がある撮像装置であって、前記有効画像領域を検出する検出手段と、検出した前記有効画像領域の輝度を算出する輝度算出手段と、算出した前記輝度に応じて、前記有効画像領域のゲインを調整する利得調整手段と、を具備する構成を採る。
【００２１】
本発明の撮像方法の一つの態様は、撮像素子の撮像領域に、レンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と前記撮像光が入射されない無効画像領域がある撮像装置に用いられ、前記有効画像領域を検出する検出ステップと、検出した前記有効画像領域の輝度を算出する輝度算出ステップと、算出した前記輝度に応じて、前記有効画像領域のゲインを調整する利得調整ステップと、を含むようにした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、撮像素子の撮像領域にレンズにより受光された撮像光が入射されない無効画像領域が現れる場合においても、最適な露光制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】撮像領域における輝度の算出方法を説明するための図
【図２】図２Ａは、周辺光量落ちの様子を示す図であり、図２Ｂは、周辺光量落ち補正に用いるゲインアップ特性を示す図
【図３】広角レンズを用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の一例を示す図
【図４】標準レンズを用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の一例を示す図
【図５】広角レンズを用いた場合の撮像領域と有効画像領域との位置関係の別の例を示す図
【図６】本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図
【図７】有効画像領域検出部の内部構成の一例を示すブロック図
【図８】弦検出部において検出された円の弦の一例を示す図
【図９】有効画像領域の円の中心及び半径の算出方法を説明するための図
【図１０】ゲインアップ特性の補正方法を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態）
図６に、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す。撮像装置１００は、大きく分けて、撮像部１１０と、補正部１２０と、有効画像領域検出部１３０と、輝度算出部１４０と、画像処理部１５０とを有する。
【００２６】
撮像部１１０は、レンズ１１１及び撮像素子１１２を有する。なお、撮像部１１０の構成は、公知の構成を用いればよい。例えば、撮像部１１０は、入力光を調整するために、絞り制御機構、シャッタ速度制御機構及び焦点制御機構などを有する。ここで、撮像部１１０は、後述の輝度算出部１４０からフィードバックされる輝度に応じて、絞り制御等を行う。なお、本発明においては、撮像部１１０内でのこれら制御機構のための構成及び方法は特に限定されるものではなく、従来提案されている種々の構成及び方法を適用してよい。
【００２７】
レンズ１１１は、被写体像（図示せぬ）を受光し、受光した撮像光を撮像素子１１２の撮像領域上に撮像画像として受光させる。なお、レンズ１１１は、取り外し／装着可能な交換レンズであってもよい。
【００２８】
撮像素子１１２は、撮像画像を光電変換する。撮像素子１１２としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）センサ等を用いることができる。撮像素子１１２は、光電変換後の撮像信号を補正部１２０に出力する。
【００２９】
補正部１２０は、利得調整部１２１及び周辺光量落ち補正部１２２を有する。
【００３０】
利得調整部１２１は、輝度算出部１４０からフィードバックされる輝度に応じて、光電変換後の撮像信号のゲインを調整する。これにより、撮像領域の全体の露光が一括制御される。ゲインの調整方法については、後述する。利得調整部１２１は、ゲイン調整後の撮像信号を周辺光量落ち補正部１２２に出力する。
【００３１】
周辺光量落ち補正部１２２は、ゲイン調整後の撮像信号及び後述の有効画像領域検出部１３０から通知される有効画像領域の情報を入力とし、有効画像領域の情報に基づいて、ゲイン調整後の撮像信号の周辺光量落ちを補正する。周辺光量落ち補正の方法については、後述する。周辺光量落ち補正部１２２は、周辺光量落ち補正後の撮像信号を有効画像領域検出部１３０に出力する。
【００３２】
有効画像領域検出部１３０は、撮像信号を入力とし、撮像領域のうち有効画像領域を検出する。具体的には、有効画像領域検出部１３０は、有効画像領域が円と仮定して、有効画像領域の円の中心座標及び半径を算出する。なお、有効画像領域の円の中心座標及び半径の算出方法については、後述する。有効画像領域検出部１３０は、算出した有効画像領域の円の中心座標及び半径の情報を、輝度算出部１４０及び周辺光量落ち補正部１２２に出力する。
【００３３】
画像処理部１５０は、撮像信号に対し、記録解像度、フレームレート、画質の調整等の画像処理を含むその他の一般的なカメラ信号処理（γ補正、Knee補正、ホワイトバランス等）を行う。なお、画像処理部１５０を設けず、補正部１２０がこれら処理を行うようにしてもよい。
【００３４】
クロック供給部１６０は、撮像装置１００の各部にクロックを供給したり、各部へのクロックの提供を停止したりして、各部を制御する。例えば、クロック供給部１６０が、撮像部１１０へのクロックの供給を停止することにより、撮像部１１０の撮像を停止させることができる。また、クロック供給部１６０が、撮像部１１０に低レートのクロックを供給することにより、撮像画像のフレームレート或いは解像度を下げることができる。
【００３５】
図７は、有効画像領域検出部１３０の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００３６】
２値画像生成部１３１は、撮像信号を閾値処理により２値化して、２値画像を生成する。これにより、被写体像が受光された画素では「１」に、それ以外の画素では「０」に２値化された２次元情報（２値画像）のフレームが生成される。
【００３７】
ノイズ除去部１３２は、２値画像のノイズを除去する。ノイズ除去方法としては、例えば、メディアンフィルタを用いた膨張収縮処理により行う。
【００３８】
弦検出部１３３は、ノイズ除去後の２値画像から有効画像領域を形成する円の弦を検出する。円の弦の検出方法としては、例えば、有効画像領域に含まれる画素の撮像信号が「１」に２値化されることを利用した以下のような方法＃１又は方法＃２を用いることができる。
【００３９】
［円の弦の検出方法＃１］
弦検出部１３３は、水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）に、撮像素子１１２の撮像領域を順次走査する。そして、弦検出部１３３は、（１）撮像領域の上部、（２）撮像領域の下部、（３）撮像領域の左部、（４）撮像領域の右部において、所定画素数以上又は所定ライン数以上連続した「１」の弦を検出する。すなわち、弦検出部１３３は、撮像光を閾値処理により、被写体像が受光された画素と被写体像が受光されない画素とに２値化して得た２値画像のうち、連続して被写体像が受光された画素から構成される弦を検出する。
【００４０】
なお、図８Ａ及び図８Ｂは、弦検出部１３３が、２０画素及び２０ライン以上連続した「１」の弦を検出した例である。図８Ａは、弦の画素数及びライン数が２０の例であり、図８Ｂは、弦の画素数が２５、３０であり、ライン数が２０の例である。
【００４１】
［円の弦の検出方法＃２］
弦検出部１３３は、所定の画素列及び所定のラインにおける撮像素子１１２の画素を走査し、円の弦を検出する。そして、弦検出部１３３は、検出した弦のうち、「１」が連続する画素数又はライン数が所定の閾値以上の弦を、水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）それぞれ少なくても２個抽出する。
【００４２】
このように、本実施の形態では、弦検出部１３３は、有効画像領域が円であると仮定して、所定の閾値以上の長さの円の弦であって、平行な弦の組み合わせを、少なくとも２組み検出し、検出時の以下の座標を保持する。
【００４３】
・該当弦の画素及びラインの座標
・該当弦において「１」が開始する画素及びラインの座標
・該当弦において「１」が連続する画素数及びライン数
【００４４】
このようにして、弦検出部１３３は、撮像領域の水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）のそれぞれに、所定画素数及び所定ライン数以上「１」が連続した弦を検出し、上記円の弦の座標の情報を保持する。
【００４５】
弦検出部１３３は、検出した円の弦の座標の情報を領域算出部１３４に出力する。
【００４６】
領域算出部１３４は、弦検出部１３３において検出された円の弦の情報を用いて、有効画像領域の円の中心座標及び半径を算出する。図９を用いて、円の中心座標及び半径の算出方法について説明する。
【００４７】
図９は、弦検出部１３３において検出された４つの円の弦の座標を示した図である。図９に示すように、弦検出部１３３において、撮像領域の水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）のそれぞれに、弦の座標がそれぞれ以下のように検出された例である。
【００４８】
水平方向の弦：（ｘ１，ｙ１）、（ｘ１＋ｗ１，ｙ１）
水平方向の弦：（ｘ２，ｙ２）、（ｘ２＋ｗ２，ｙ２）
垂直方向の弦：（ｘ３，ｙ３）、（ｘ３＋ｈ１，ｙ３）
垂直方向の弦：（ｘ４，ｙ４）、（ｘ４＋ｈ２，ｙ４）
【００４９】
領域算出部１３４は、上記座標、式（１−１）及び式（１−２）により、中心座標（ｘ０，ｙ０）を算出する。
【数１】
【００５０】
さらに、領域算出部１３４は、式（２）を用いて、円の半径ｒ０を算出する。具体的には、領域算出部１３４は、式（２）の（ｘ，ｙ）に、円の弦の上記８点の座標をそれぞれ代入して８個の半径ｒを算出し、８個の半径ｒの平均値を、有効画像領域の半径とする。
【数２】
【００５１】
なお、走査において誤差が生じる可能性もあるため、領域算出部１３４は、複数フレームの平均をとり、円の中心座標及び半径の算出精度を上げるようにしてもよい。
【００５２】
また、領域算出部１３４は、異なる２点の組み合わせから（ｘ０，ｙ０）を算出し、（ｘ０，ｙ０）のばらつきに応じて信頼性を判定し、ばらつきが大きい場合には平均演算には含めないという処理を行ってもよい。
【００５３】
領域算出部１３４は、算出した有効画像領域の円の中心座標及び半径の情報を、有効画像領域の情報として、輝度算出部１４０及び周辺光量落ち補正部１２２に出力する。
【００５４】
輝度算出部１４０は、有効画像領域検出部１３０において算出された有効画像領域の輝度を算出する。例えば、輝度算出部１４０は、有効画面領域を複数のブロックに分割し、ブロックの平均輝度を求め、フレームの平均輝度とする。輝度算出部１４０は、算出した輝度の情報を撮像部１１０に出力する。撮像部１１０では、輝度に応じた絞り制御及びシャッタ速度制御が行われる。また、輝度算出部１４０は、算出した輝度を利得調整部１２１に出力する。
【００５５】
利得調整部１２１は、輝度算出部１４０から通知される輝度に応じて、撮像素子１１２から出力される撮像信号のゲインを調整する。ここで、輝度算出部１４０から通知される輝度は、有効画像領域内の輝度であるため、当該輝度に応じて、撮像画像の全体のゲインを調整することにより、有効画像領域内の撮像信号の露光が良好に調整されるようになる。利得調整部１２１は、ゲイン調整後の撮像信号を周辺光量落ち補正部１２２に出力する。
【００５６】
周辺光量落ち補正部１２２は、ゲイン調整後の撮像信号及び有効画像領域の情報を入力とし、有効画像領域の情報に基づいて、ゲイン調整後の撮像信号の周辺光量落ちを補正する。具体的には、周辺光量落ち補正部１２２は、有効画像領域の円の中心座量及び半径に基づいて、内部に保持しているゲインアップ特性を補正する。図１０を用いて、ゲインアップ特性の補正方法について説明する。
【００５７】
図１０において、実線（Ｓ１１）は周辺光量落ち補正部１２２が内部に保持する基準のゲインアップ特性を示し、破線（Ｓ１２）は補正後のゲインアップ特性を示している。なお、図１０において、横軸は、基準となるレンズの中心部から入射されたからの撮像光が入射される画素領域からの距離ｒであり、縦軸は、ゲインを示している。
【００５８】
周辺光量落ち補正部１２２は、例えば、有効画面領域の円の中心座標が（ｘ０，ｙ０）であり、半径がｒ０の場合、図１０に示したゲインアップ特性Ｓ１１の中心座標が（ｘ０，ｙ０）になるよう、ゲインアップ特性をシフトさせる。更に、周辺光量落ち補正部１２２は、中心（ｘ０，ｙ０）から半径ｒ０の周辺領域でゲインがアップされるよう、ゲインアップ特性Ｓ１１をゲインアップ特性Ｓ１２のように補正する。
【００５９】
そして、周辺光量落ち補正部１２２は、補正後のゲインアップ特性Ｓ１２を用いて、撮像信号の周辺のゲインを補正する。これにより、有効画像領域の中心が変動するような場合においても、周辺光量落ちを良好に補正することができるようになる。周辺光量落ち補正部１２２は、補正後の撮像信号を画像処理部１５０に出力する。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、有効画像領域検出部１３０は、撮像素子１１２の撮像領域にレンズ１１１により受光された撮像光が入射される有効画像領域を検出し、輝度算出部１４０は、有効画像領域の輝度を算出し、利得調整部１２１は、当該輝度に応じて、有効画像領域のゲインを調整する。これにより、撮像素子１１２の撮像領域にレンズ１１１により受光された撮像光が入射される有効画像領域が変動する場合においても、最適な露光制御を行うことができる。
【００６１】
また、有効画像領域検出部１３０において、２値画像生成部１３１は、撮像信号を閾値処理により２値化して、２値画像を生成し、弦検出部１３３は、連続して被写体像が受光された画素から構成される弦を検出する。このとき、弦検出部１３３は、有効画像領域である円の平行な弦の組み合わせを、少なくとも２組み検出する。そして、領域算出部１３４は、弦検出部１３３において検出された円の弦の情報を用いて、有効画像領域の円の中心座標及び半径を算出する。このようにして、有効画像領域検出部１３０は、被写体像が受光された画素と被写体像が受光されない画素とに２値化して得た２値画像に基づいて、有効画像領域を検出するため、比較的少ない演算量で、有効画像領域を検出することができる。
【００６２】
また、周辺光量落ち補正部１２２は、有効画像領域に基づいて、有効画像領域の周辺光量落ちを補正するので、撮像領域における有効画像領域の位置又は大きさが変動した場合においても、光量落ちしている周辺を最適に補正することができる。
【００６３】
なお、電源切断（ＯＦＦ）時にのみレンズ１１１を交換し、電源投入（ＯＮ）後はレンズ１１１を交換しない場合には、最初の数フレームの期間のみ有効画像領域検出部１３０を動作させるようにしてもよい。すなわち、クロック供給部１６０は、最初の数フレームの期間のみ有効画像領域検出部１３０にクロックを供給し、当該期間経過後にはクロックの供給を停止するようにしてもよい。これにより、省電力化を図ることができる。
【００６４】
また、電源投入後にレンズ１１１を交換するような場合には、レンズ交換動作を接点入力等により検知し、電源投入時及び接点入力時にのみ、有効画像領域検出部１３０を動作させるようにしてもよい。すなわち、電源投入時及び接点入力時にのみ、クロック供給部１６０がクロックを供給するようにしてもよい。これにより、レンズ１１１及び撮像素子１１２の個体差、或いは、撮像素子１１２のサイズ、レンズ１１１と撮像素子１１２との配置対応関係等により、撮像素子１１２の撮像領域に対し有効画像領域が変動する場合においても、有効画像領域を随時特定することができるので、良好な露光制御を行うことができる。
【００６５】
なお、以上の説明では、周辺光量落ち補正部１２２が、利得調整部１２１の後段に設けられる場合について説明したが、周辺光量落ち補正部１２２が、利得調整部１２１の前段に設けられるようにしてもよい。この場合、周辺光量落ち補正部１２２は、光電変換後の撮像信号及び有効画像領域検出部１３０から通知される有効画像領域の情報を入力とし、有効画像領域の情報に基づいて、光電変換後の撮像信号の周辺光量落ちを補正する。そして、利得調整部１２１は、輝度算出部１４０からフィードバックされる輝度に応じて、周辺光量落ちを補正後の撮像信号のゲインを調整する。
【００６６】
また、以上の説明では、有効画像領域検出部１３０が、利得調整後及び周辺光量落ち補正後の撮像信号を入力とする場合について説明したが、これに限られない。すなわち、有効画像領域検出部１３０は、利得調整補正前及び周辺光量落ち補正前の撮像信号、利得調整補正前の撮像信号、又は、周辺光量落ち補正前の撮像信号を入力とし、これら撮像信号に基づいて、有効画像領域を検出するようにしてもよい。更には、有効画像領域検出部１３０が用いる撮像信号を、利得調整補正前及び周辺光量落ち補正前の撮像信号、利得調整補正前の撮像信号、又は、周辺光量落ち補正前の撮像信号のいずれかに切り替えるためのセレクタを設けるようにしてもよい。
【００６７】
また、以上の説明では、輝度算出部１４０が、利得調整後及び周辺光量落ち補正後の撮像信号を入力とする場合について説明したが、これに限られない。すなわち、輝度算出部１４０は、利得調整補正前及び周辺光量落ち補正前の撮像信号、利得調整補正前の撮像信号、又は、周辺光量落ち補正前の撮像信号を入力とし、これら撮像信号に基づいて、有効画像領域の輝度を算出するようにしてもよい。更には、輝度算出部１４０が用いる撮像信号を、利得調整補正前及び周辺光量落ち補正前の撮像信号、利得調整補正前の撮像信号、又は、周辺光量落ち補正前の撮像信号のいずれかに切り替えるためのセレクタを設けるようにしてもよい。
【００６８】
また、以上の説明では、補正部１２０が、利得調整部１２１及び周辺光量落ち補正部１２２を有する場合について説明したが、補正部１２０が、利得調整部１２１又は周辺光量落ち補正部１２２の一方のみを有していてもよい。そして、補正部１２０が、利得調整部１２１のみを有する場合には、有効画像領域検出部１３０及び輝度算出部１４０は、利得調整後の撮像信号を入力とすればよい。また、補正部１２０が、周辺光量落ち補正部１２２のみを有する場合には、有効画像領域検出部１３０及び輝度算出部１４０は、周辺光量落ち補正後の撮像信号を入力とすればよい。
【００６９】
また、有効画像領域が円でない場合においても、例えば、弦検出部１３３が、水平方向（画素方向）及び垂直方向（ライン方向）に、撮像素子１１２の撮像領域を順次走査し、撮像信号が「１」に２値化された画素の集合を有効画像領域として検出するようにしてもよい。レンズの形状等により、有効画像領域の形状が円とならないような場合においても、最適な露光制御を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、撮像素子の撮像領域にレンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域が変動する場合においても、最適な露光制御を行うことができ、例えば、レンズにより受光された被写体像が表示されない無効画像領域が現れる撮像装置等において有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 撮像装置
１１０ 撮像部
１１１ レンズ
１１２ 撮像素子
１２０ 補正部
１２１ 利得調整部
１２２ 周辺光量落ち補正部
１３０ 有効画像領域検出部
１３１ ２値画像生成部
１３２ ノイズ除去部
１３３ 弦検出部
１３４ 領域算出部
１４０ 輝度算出部
１５０ 画像処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の撮像領域に、レンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と前記撮像光が入射されない無効画像領域がある撮像装置であって、
前記有効画像領域を検出する検出手段と、
検出した前記有効画像領域の輝度を算出する輝度算出手段と、
算出した前記輝度に応じて、前記有効画像領域のゲインを調整する利得調整手段と、
を具備する撮像装置。
【請求項２】
前記有効画像領域に基づいて、前記レンズの周辺光量落ちを補正する補正手段、を更に具備する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記検出手段は、
前記有効画像領域である円の平行な弦の組み合わせを、少なくとも２組み検出し、前記組み合わせに含まれる弦の座標に基づいて、前記有効画像領域の中心及び半径を算出する、
請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記検出手段は、
前記撮像光を閾値処理により、被写体像が受光された画素と被写体像が受光されない画素とに２値化して得た２値画像に基づいて、前記有効画像領域の中心及び半径を算出する、
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記レンズは、画角が広い広角レンズである、
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像素子の撮像領域に、レンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と前記撮像光が入射されない無効画像領域がある撮像装置に用いられ、
前記有効画像領域を検出する検出ステップと、
検出した前記有効画像領域の輝度を算出する輝度算出ステップと、
算出した前記輝度に応じて、前記有効画像領域のゲインを調整する利得調整ステップと、
を含む撮像方法。
【請求項１】
撮像素子の撮像領域に、レンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と前記撮像光が入射されない無効画像領域がある撮像装置であって、
前記有効画像領域を検出する検出手段と、
検出した前記有効画像領域の輝度を算出する輝度算出手段と、
算出した前記輝度に応じて、前記有効画像領域のゲインを調整する利得調整手段と、
を具備する撮像装置。
【請求項２】
前記有効画像領域に基づいて、前記レンズの周辺光量落ちを補正する補正手段、を更に具備する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記検出手段は、
前記有効画像領域である円の平行な弦の組み合わせを、少なくとも２組み検出し、前記組み合わせに含まれる弦の座標に基づいて、前記有効画像領域の中心及び半径を算出する、
請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記検出手段は、
前記撮像光を閾値処理により、被写体像が受光された画素と被写体像が受光されない画素とに２値化して得た２値画像に基づいて、前記有効画像領域の中心及び半径を算出する、
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記レンズは、画角が広い広角レンズである、
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像素子の撮像領域に、レンズにより受光された撮像光が入射される有効画像領域と前記撮像光が入射されない無効画像領域がある撮像装置に用いられ、
前記有効画像領域を検出する検出ステップと、
検出した前記有効画像領域の輝度を算出する輝度算出ステップと、
算出した前記輝度に応じて、前記有効画像領域のゲインを調整する利得調整ステップと、
を含む撮像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１１４５８１（Ｐ２０１１−１１４５８１Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６９１１７（Ｐ２００９−２６９１１７）
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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