JP2005094558A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光量の多い昼間から照明光量の少ない夜間への切り替えは、カメラで撮像した被写体光像の映像信号の輝度信号レベルを検出すればよいが、照明装置を用いて夜間の被写体光像を照明してこれをカメラで撮像すると輝度信号レベルの夜間と昼間との区別が困難となり従って夜間から昼間の切り替えがうまく出来ないという問題点があった。
【解決手段】本発明の撮像装置では、あらかじめ昼間から夜間に切り替わる時刻を基準に夜間から昼間に切り替わる時刻を演算して設定しておくことにより、カメラを夜間モードから昼間モードに切り替える時刻を夜間の照明装置の影響を受けることなく良好に得ることが出来る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、昼夜を問わず連続撮影を行い監視作業を実施する用途の撮像装置に関する。

監視用カメラの分野では，屋外にもカメラを設置したいとの要望も多く、また昼間のみならず夜間も同一のカメラで監視したいという要望も多い。そこで従来、昼間用にはＩＲカットフィルタ（赤外カットフィルタ）を使用しカラー信号を出力する撮影モードで撮像を行い、夜間には上記のＩＲカットフィルタを光路外へ待避させ、白黒モードで感度を上げて撮像を行う撮像装置が公知であった。これを一般に昼夜連続カメラと称する。

カメラに用いる撮像素子の感度曲線は人間の目の感度曲線よりも赤外領域に伸びており、昼間にカラーカメラとして使用する場合には赤外光をカットするＩＲカットフィルタを用いるが、夜間は被写体が暗くなったことを判断するとこのＩＲカットフィルタを光路から外し、白黒カメラとして感度を上げるという方法が、上記の昼夜連続カメラでは用いられていた。（特許文献１参照）

また、ＩＲカットフィルタを光路から外すと全体の光路長が変化するため焦点がずれるので、それを防止するために可視光においてＩＲカットフィルタと同じ光路長を持つダミーフィルタを挿入するという方法も用いられていた。
しかしそれでも図８に示すように、夜間においては、被写体に照射される光量が少ないので、照明装置を用いて不足する光量を補うのが一般的である。
特開昭５７−１１９５７７号公報 特開２００３−１６１９８１号公報

照明光量の多い昼間から照明光量の少ない夜間への切り替えは、カメラで撮像した被写体光像の映像信号の輝度信号レベルを検出すればよいが、照明装置を用いて夜間の被写体光像を照明してこれをカメラで撮像すると輝度信号レベルの夜間と昼間との区別が困難となり、このため夜間から昼間の切り替えがうまく出来ないという問題点があった。

そこで本発明の撮像装置は、あらかじめ昼間から夜間に切り替わる時刻を基に夜間から昼間に切り替える時刻を設定しておき、その切り替える時刻に応じて夜間の照明装置の影響を受けずに所定の時刻にカメラを切り替えることを目的とする。

上記目的を達成するため，第１の撮像装置は、監視すべき被写体光像を撮像素子（撮像素子４）に結像する光学系（レンズ１）と、前記光学系と前記撮像素子間に有って前記被写体光像の赤外光部分をカットする赤外カットフィルタ(ＩＲフィルタ２)と、前記被写体光像を受光し電気信号を出力する前記撮像素子と、前記撮像素子からの出力に基づいた複合映像信号を出力する信号処理部（信号処理部５）と、昼間は前記赤外カットフィルタを前記光学系と前記撮像素子間に挿入し夜間は前記赤外カットフィルタを前記光学系と前記撮像素子間から外す赤外カットフィルタ駆動部（フィルタ駆動部３）と、を有し、昼間は前記赤外カットフィルタを前記光学系と前記撮像素子間に挿入して前記複合映像信号を出力し、夜間は前記赤外カットフィルタを前記光学系と前記撮像素子間から外して前記複合映像信号を出力する撮像装置にで有って、前記複合映像信号から輝度信号成分のみを分離して抽出する輝度信号抽出手段（Ｙ／Ｃ分離部６）と、前記輝度信号のレベルを所定のスレッシュレベルに対して大であるか小であるかを判定し、大であるときは監視すべき被写体光像が昼間にあると判定し、小である場合は前記被写体光像が夜間であると判定する判定部（判定部７）と、前記判定部で夜間と判定した時刻から所定時間経過した時刻まで時刻情報を連続して出力する時計部（時計９）とを更に備え、前記赤外カットフィルタは駆動部前記時刻情報が前記判定部に出力している時間のみ前記赤外カットフィルタを回避する。

上記目的を達成するため，第２の撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置において、前記判定部を、前記輝度信号が前記境界信号レベル以下となった時に前記判定信号を昼間用設定状態から夜間用設定状態に移行し、前記判定信号が昼間用から夜間用に移行した時刻Ｔ１を基準にして夜間用から昼間に移行する時刻をＴ２とすると、（Ｔ２＞Ｔ１＋Ｔ３，経過時間Ｔ３＝１１：３０＋（Ｔ４−Ｔ１）ｘ２、Ｔ４：夜間用標準移行時刻１６：００）の演算式により経過時間を演算すると共に経過時間の計測を開始し、前記Ｔ２の演算により得られた経過時間後に前記判定信号を夜間用から昼間用に切り替えて昼間用と夜間用の判定信号を出力する判定部と、したものである。

本発明の撮像装置によれば、昼間から夜間に切り替わる瞬間の時刻を基準にして夜間から昼間に切り替わる時刻を設定することにより、カメラを昼間モードから夜間モードに，あるいは夜間モードから昼間モードに夜間照明の影響を受けずに良好に切り替えることが出来る。

昼間から夜間に切り替わる瞬間の時刻を基準にして夜間から昼間に切り替わる時刻を設定することにより、カメラを昼間モードから夜間モードに，あるいは夜間モードから昼間モードに夜間照明の影響を受けずに良好に切り替えることが出来る最良の形態を提供する。

以下本発明の撮像装置について、添付図面を参照して説明する。
図１は昼夜連続カメラとしての撮像装置の１実施例を示すブロック図である。
この撮像装置はレンズ１、ＩＲフィルタ２、フィルタ駆動部３、撮像素子４、信号処理部５、Ｙ／Ｃ分離部６、判定部７、メモリ８、時計９から構成されている。

次に撮像装置の主な動作例について説明する。
図示していない監視すべき被写体光像をレンズ１からＩＲフィルタ２を経由して撮像素子４に結像させ電気信号Ｖ０を得る。信号処理部５では電気信号Ｖ０をガンマ，ゲイン，色処理、フィルター等の信号処理を行いＮＴＳＣ標準カラーテレビジョン信号等に変換し映像信号Ｖ１として外部出力端子１１に送る。外部出力端子１１からは監視用のモニタ等に映像信号Ｖ１を送りモニタ画面上に被写体光像を再現して監視する。

一方信号処理部５からは映像信号Ｖ１をＹ／Ｃ分離部６にも送り輝度信号Ｖ３を抽出して判別部７に送る。判別部７ではメモリ７に記憶されている昼間と夜間との境界信号レベルから現在の輝度信号Ｖ３の昼夜の判別を行って判定信号を生成し、この判定信号により照明用外部出力端子１０には照明装置制御信号Ｓ１、フィルタ駆動部３にはＩＲフィルタを制御するフィルタ制御信号Ｄ０を送る。

次に判定部７の動作例について図２のフローチャートを用いて説明する。判定部７はまず時計９から現在時刻Ｔ２を取得する（Ｓ１０１）。そして現在昼間モードかどうかを判断し（Ｓ１０２）昼間モードであればメモリ８から平均時間Ｔ０と基準レベルＬを取得する。例えば平均時間Ｔ０は３０秒、基準レベルＬは照度換算で１００Ｌｕｘの値に設定してある。

そしてＹ／Ｃ分離部６から送られた輝度信号Ｖ３をＴ０の時間で平均し（Ｓ１０４）その平均値が基準レベルＬより小さいかどうかを判断する（Ｓ１０５）。
平均値が基準レベルＬより大きければ昼間モードを継続する。

平均値が基準レベルＬより小さければ夜間モードに移行する。夜間モードに移行する際にＩＲフィルタをＯＦＦ、白黒モード、外部制御出力としての照明装置制御信号Ｓ１をＬｏｗに設定して照明装置を点灯させる（Ｓ１０６）。そして移行時刻Ｔ１を時計９の現在時刻から取得する（Ｓ１０７）。

次にＳ１０１に戻り現在時刻Ｔ２を得てＳ１０２において昼間モードでは無いと判断されメモリ８から夜間モード継続時間Ｔ３を取得する（Ｓ１０８）。そして現在時刻Ｔ２が夜間モード移行時刻Ｔ１から夜間モード継続時間Ｔ３を経過するまで夜間モードを継続し、夜間モード継続時間Ｔ３を経過後昼間モードに移行する（Ｓ１０９）。

そして昼間モードに移行しＩＲフィルタをＯＮ、カラーモード、外部制御出力をＨｉｇｈに設定し照明装置の点灯を中止する（Ｓ１１０）。続いて移行時刻Ｔ１をリセットする（Ｓ１１１）。

このようにして撮像装置を昼間モードではＩＲフィルタをＯＮ、カラーモード、外部制御出力Ｓ１をＨｉｇｈに設定して照明装置の点灯を中止し、夜間モードではＩＲフィルタをＯＦＦ、白黒モード、外部制御出力としての照明装置制御信号Ｓ１をＬｏｗに設定して照明装置を点灯させることにより１台のカメラを簡単に昼夜連続カメラとして用いることが出来る。

図３に夜間モード継続時間Ｔ３を１２時間に設定し、日没時刻に夜間モードに移行する例を示す。
春分と秋分では日の出時刻と昼間モードに移行する時刻がほぼ一致しているが夏至では遅く冬至では早くなっているのが分かる。
（日の出時刻，日没時刻は２００３年度東京地域分を参考とした。）

次に実施例２について図５のフローチャートを用いて説明する。撮像装置は実施例１と同じものを使用する。
判別部７はまず時計９から現在時刻Ｔ２を取得する（ステップＳ１０１）。そして現在昼間モードかどうかを判断し（Ｓ１０２）昼間モードであればメモリ８から平均時間Ｔ０と基準レベルＬを取得する。例えば平均時間Ｔ０は３０秒、基準レベルＬは照度換算で１００Ｌｕｘの値に設定してある。

そしてＹ／Ｃ分離部６から送られた輝度信号Ｖ３をＴ０の時間で平均し（Ｓ１０４）その平均値がＬより小さいかどうかを判断する（Ｓ１０５）。
平均値が基準レベルＬより大きければ昼間モードを継続する。

平均値が基準レベルＬより小さければ夜間モードに移行する。夜間モードに移行する際にＩＲフィルタをＯＦＦ、白黒モード、外部制御出力としての照明装置制御信号Ｓ１をＬｏｗに設定して照明装置を点灯させる（Ｓ１０６）。そして移行時刻Ｔ１を時計９から取得する（Ｓ１０７）。

次にＳ１０１に戻り現在時刻Ｔ２を得てＳ１０２において昼間モードでは無いと判断されメモリ８から夜間モード標準移行時刻Ｔ４を取得する（Ｓ２０１）。そして次式により夜間モード継続時間Ｔ３を演算する。
Ｔ３＝１１：３０＋（Ｔ４−Ｔ１）ｘ２．．．（Ｓ２０２）

前記Ｓ２０２の演算により得られた夜間モード継続時間Ｔ３を用いて現在時刻Ｔ２が夜間モード移行時刻Ｔ１から夜間モード継続時間Ｔ３を経過するまで夜間モードを継続し、夜間モード継続時間Ｔ３を経過後昼間モードに移行する（Ｓ１０９）。

そして昼間モードに移行しＩＲフィルタをＯＮ、カラーモード、外部制御出力をＨｉｇｈに設定し照明装置の点灯を中止する（Ｓ１１０）。続いて移行時刻Ｔ１をリセットする（Ｓ１１１）。

図４に夜間モード標準時刻Ｔ４を１８：００に設定することにより、昼間モードに移行した時刻例を示す。日の出時刻と昼間モードに移行する時刻がほぼ一致している事が分かる。

以上により夜間モード継続時間Ｔ３を最適値に演算することにより昼間モードと夜間モードの切り替えを良好に行う昼夜連続カメラを得ることが出来る。

図６に現在時刻を習得して夜間に照明装置がない場合の夜間モードと昼間モードの判定を行う場合のフローチャート例を示す。

まず現在時刻を取得する（Ｓ３０１）。そして現在時刻の範囲が輝度信号レベルの変動が大きい時間帯(１６：００から２０：００と４：００から８：００)では変動の影響の少ない短時間（例えば３０秒）の輝度信号の平均値を取って判別し、輝度信号レベルの変動が少ない時間帯（２０：００から４：００と８：００から１６：００）では変動の影響はほとんどないから長時間（例えば３００秒）の輝度信号の平均値を取って判別する。

図７に輝度信号レベルの時刻による変化状態の概要例を示す。８：００から１６：００は昼間で、太陽光による照明が十分行われるため輝度信号レベルは高く安定して得られる。１６：００から２０：００は昼間から夜間への移行時刻帯であり輝度信号レベルはの変化は大きく次第に低下する。２０：００から４：００は夜間で輝度信号レベルは低いが安定している。４：００から８：００は夜間から昼間への移行時刻帯で輝度信号レベルの変化は大きく次第に増加する。

本発明の撮像装置の構成例を示す図である。 本発明の一定時間での判定部のフローチャートを示す図である。 本発明の昼間モードに一定時間で移行する時刻の算出例を示す図である。 本発明の昼間モードに演算で算出した時間で移行する時刻の算出例を示す図である。 本発明の演算時間による判定部のフローチャートを示す図である。 本発明による輝度信号の平均値の算出例を示す図である。 輝度信号レベルの時刻による変化状態を示す図である。 撮像装置の使用状況を示す図である。

符号の説明

１ レンズ （光学系)
２ ＩＲフィルタ （赤外カットフィルタ）
３ フィルタ駆動部 （赤外カットフィルタ駆動部）
４ 撮像素子 （撮像素子)
５ 信号処理部 （信号処理部）
６ Ｙ／Ｃ分離部 （輝度信号抽出手段）
７ 判定部 （判定部）
８ メモリ
９ 時計 （時計部）
１０ 照明用外部出力端子
１１ 映像信号用外部出力端子

Claims (2)

1. 監視すべき被写体光像を撮像素子に結像する光学系と、
   前記光学系と前記撮像素子間に有って前記被写体光像の赤外光部分をカットする赤外カットフィルタと、
   前記被写体光像を受光し電気信号を出力する前記撮像素子と、
   前記撮像素子からの出力に基づいた複合映像信号を出力する信号処理部と、
   昼間は前記赤外カットフィルタを前記光学系と前記撮像素子間に挿入し夜間は前記赤外カットフィルタを前記光学系と前記撮像素子間から外す赤外カットフィルタ駆動部と、
   を有し、昼間は前記赤外カットフィルタを前記光学系と前記撮像素子間に挿入して前記複合映像信号を出力し、夜間は前記赤外カットフィルタを前記光学系と前記撮像素子間から外して前記複合映像信号を出力する撮像装置で有って、
   前記複合映像信号から輝度信号成分のみを分離して抽出する輝度信号抽出手段と、
   前記輝度信号のレベルを所定のスレッシュレベルに対して大であるか小であるかを判定し、大であるときは監視すべき被写体光像が昼間にあると判定し、小である場合は前記被写体光像が夜間であると判定する判定部と、
   前記判定部で夜間と判定した時刻から所定時間経過した時刻まで時刻情報を連続して出力する時計部とを更に備え、
   前記赤外カットフィルタは駆動部前記時刻情報が前記判定部に出力している時間のみ前記赤外カットフィルタを回避することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記判定部を、
   前記輝度信号が前記境界信号レベル以下となった時に前記判定信号を昼間用設定状態から夜間用設定状態に移行し、前記判定信号が昼間用から夜間用に移行した時刻Ｔ１を基準にして夜間用から昼間に移行する時刻をＴ２とすると、（Ｔ２＞Ｔ１＋Ｔ３，経過時間Ｔ３＝１１：３０＋（Ｔ４−Ｔ１）ｘ２、Ｔ４：夜間用標準移行時刻１６：００）の演算式により経過時間を演算すると共に経過時間の計測を開始し、前記Ｔ２の演算により得られた時刻後に前記判定信号を夜間用から昼間用に切り替えて昼間用と夜間用の判定信号を出力する判定部と、したことを特徴とする撮像装置。
   
   
   

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