JP2006166342A - 撮像装置、および、撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンチングの発生を防止し、撮影モードの切換えをスムーズに行えるようにしつつ、焦点レンズ用駆動手段を必要としない簡略な装置システムを提供する。
【解決手段】 カラー撮影モードと白黒撮影モードの切換え可能な撮像装置で、撮像光学系と、撮像光学系を介して光を受光し、受光した光を光電変換する撮像素子と、撮像素子からの信号に基づいて被写体の輝度を検出する第１の輝度検出手段と、撮像光学系を介さずに光を受光して被写体の輝度を検出する第２の輝度検出手段と、第１および第２の輝度検出手段のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、赤外カットフィルタおよび光学素子のうちいずれか一方を撮像光学系の光路上に挿入するフィルタ切換え手段とを備え、撮像素子は赤外カットフィルタが撮像光学系の光路上に挿入された際の焦点深度内に配置されているとともに、光学素子が撮像光学系の光路上に挿入された際の焦点深度内に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、監視用カメラとして用いられる撮像装置、特にカラー撮影モードと白黒撮影モードのモード切換えが可能な撮像装置に関するものである。

さらに、複数の撮像装置と、それらを個々に制御する制御装置と、を備えた撮像システムに関するものである。

従来のカラー撮影モード、白黒撮影モードの切換えが可能な撮像装置としては、特許文献１に記載されているように、撮像素子としてＣＣＤを用い、カラー撮影モード時は可視光帯域の色再現性を向上させるためにＣＣＤの前面に赤外カットフィルタを配置し、白黒撮影モード時には光量を増加させるために赤外カットフィルタを取り除く手法が知られている。この場合、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切換えを繰り返す、いわゆるハンチングを防止するために、カラー撮影モードから白黒撮影モードに切換える際の輝度レベルの閾値と白黒撮影モードからカラー撮影モードに切換える際の輝度レベルの閾値を複数設定している。

しかしながら、特許文献１の手法では、白黒撮影モード時の輝度レベルは太陽光下の場合や、照明がある場合でも白熱灯であったり、蛍光灯であったり、赤外照明であったりする場合などがあり、閾値の設定が難しく、ハンチングを防止しきれないといった問題や、白黒撮影モードからカラー撮影モードに切換えがスムーズにいかないといった問題があった。

これを解決するために、特許文献２では、ＣＣＤの輝度信号に加えて色信号を加味して白黒撮影モードからカラー撮影モードに切換える手法が公開されている。

しかしながら、特許文献２の手法では、白黒撮影モード時にＣＣＤの各色信号のゲインが等しいか否かを見ることで赤外照明光による輝度アップか否かを判定しており、壁や床などが緑や青の単色が比較的多い場所で、白熱灯の照明下で撮影した場合、ＣＣＤの各色信号のゲインは等しくなり、赤外照明光による輝度アップと判定されてしまう。したがって、カラー撮影を行うのに充分な可視光がある場合でも、白黒撮影モードからカラー撮影モードに切り換わりにくくなるという問題があった。

そして、特許文献３ではＣＣＤの前にカラー撮影モード時は赤外カットフィルタを配置し、白黒撮影モード時は可視光カットフィルタを配置するようにして、ＣＣＤからの映像信号と被写体からの反射光を直接受光する受光素子の出力を比較してカラー撮影モードと白黒撮影モードの切換えを行う手法が公開されている。このとき、可視光と赤外光の焦点位置の補正を行うために、焦点レンズをレンズ駆動手段で光軸方向に移動させている。
特開２００１−４５５１２号公報 特開２００３−２１９２５４号公報 特開平０７−２８４１１１号公報

しかしながら、特許文献３の手法では、白黒撮影モード時は可視光カットフィルタにより可視光がカットされているので光量の有効利用の面で不利な上、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切換えに伴って、可視光と赤外光での焦点位置を補正するための焦点レンズ用駆動手段が必要になり、装置システムが複雑になるという問題がある。

そこで、本発明は、上記の問題を解決するためのもので、ハンチングの発生を防止し、撮影モードの切換えをスムーズに行えるようにしつつ、焦点レンズ用駆動手段を必要としない簡略な装置システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る撮像装置は、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切換えが可能な撮像装置であって、撮像光学系と、前記撮像光学系を介して光を受光し、受光した光を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子からの信号に基づいて被写体の輝度を検出する第１の輝度検出手段と、前記撮像光学系を介さずに光を受光して前記被写体の輝度を検出する第２の輝度検出手段と、前記第１の輝度検出手段および前記第２の輝度検出手段のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、赤外カットフィルタおよび光学素子のうちいずれか一方を前記撮像光学系の光路上に挿入するフィルタ切換え手段と、を備え、前記撮像素子は、前記赤外カットフィルタが前記撮像光学系の光路上に挿入された際の焦点深度内に配置されているとともに、前記光学素子が前記撮像光学系の光路上に挿入された際の焦点深度内に配置されていることを特徴とする。

本発明の第２の側面に係る撮像装置は、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切換えが可能な撮像装置であって、撮像光学系と、前記撮像光学系を介して光を受光し、受光した光を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子からの信号に基づいて被写体の輝度を検出する第１の輝度検出手段と、前記撮像光学系を介さずに光を受光して前記被写体の輝度を検出する第２の輝度検出手段と、前記第１の輝度検出手段および前記第２の輝度検出手段のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、赤外カットフィルタおよび光学素子のうちいずれか一方を前記撮像光学系の光路上に挿入するフィルタ切換え手段と、を備え、前記赤外カットフィルタの形状または材料は、前記赤外カットフィルタが前記撮像光学系の光路上に挿入された際に前記撮像素子が焦点深度内に配置されるよう、設計されていることを特徴とする。

本発明の第３の側面に係る撮像装置は、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切換えが可能な撮像装置であって、撮像光学系と、前記撮像光学系を介して光を受光し、受光した光を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子からの信号に基づいて被写体の輝度を検出する第１の輝度検出手段と、前記撮像光学系を介さずに光を受光して前記被写体の輝度を検出する第２の輝度検出手段と、前記第１の輝度検出手段および前記第２の輝度検出手段のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、赤外カットフィルタおよび光学素子のうちいずれか一方を前記撮像光学系の光路上に挿入するフィルタ切換え手段と、を備え、前記光学素子の形状または材料は、前記光学素子が前記撮像光学系の光路上に挿入された際に前記撮像素子が焦点深度内に配置されるよう、設計されていることを特徴とする。

本発明によれば、ハンチングの発生を防止し、撮影モードの切換えをスムーズに行えるようにしつつ、焦点レンズ用駆動手段を必要としない簡略な装置システムを提供することが可能となる。

以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例における撮像装置のブロック図である。１は撮像レンズ（撮像光学系）である。２はフィルタ切換え機構（フィルタ切換え手段）で、赤外カットフィルタ３と透明基板（光学素子）４が、適宜、モータ５により撮像レンズの光軸上に切換え挿入されるように構成されている。このとき、モータ４は、赤外カットフィルタ３と透明基板４を光軸に垂直な面で駆動する。また、赤外カットフィルタ３と透明基板４は、撮像レンズの後側で切換え挿入されるように構成されているが、挿入場所は、撮像レンズの前側や、撮像レンズの内部でも構わない。

６は撮像素子であり、７は信号処理回路で、輝度検出部（第１の輝度検出手段）７ａと映像信号発生部７ｂから成っている。撮像に寄与する入射光は、撮像レンズ１に入射し、赤外カットフィルタ３もしくは透明基板４を透過した後、撮像素子６に入射する。撮像素子６に入射した光は、信号処理回路７で信号処理されて、カラー信号もしくは白黒信号が映像信号（画像信号とも言う）として出力される。

８は可視光センサ（第２の輝度検出手段）であり、撮像レンズ１とは別に設けられている。９は可視光輝度検出部であり、１０は制御回路である。

以上の構成において、カラー撮影モードの時は赤外カットフィルタ３が撮像レンズ１と撮像素子６の間に挿入され、信号処理回路７からはカラー信号が映像信号として出力され、白黒撮像モードの時は透明基板４が撮像レンズ１と撮像素子６の間に挿入され、信号処理回路７からは白黒信号が映像信号として出力される。

次に、図２のフローチャートを用いて、カラー撮影モード（単にカラーモードとも言う）と白黒撮影モード（単に白黒モードとも言う）の切換えを行う制御回路１０の動作について説明する。

ステップＳ１にて現在の撮影モードがカラーモードであるかどうかを判断する。Ｙｅｓの時はステップＳ２にて信号処理回路７の輝度検出部７ａで検出した輝度Ａが閾値Ａ２以下かどうかを判断する。輝度Ａが閾値Ａ２以下の時はステップＳ３にて白黒モードへの切換え動作として、モータ５によりフィルタ切換え機構２を駆動し、赤外カットフィルタ３から透明基板４への切換えを行うと共に、信号処理回路７から出力される映像信号をカラー信号から白黒信号に切換える。

また、ステップＳ１で現在の撮影モードが白黒モードであると判断された時はステップＳ４にて信号処理回路７の輝度検出部７ａで検出した輝度Ａが閾値Ａ１以上かどうかを判断する。輝度Ａが閾値Ａ１以上の時はステップＳ５にて可視光輝度検出部９で検出した輝度Ｂが閾値Ｂ１以上かどうかを判断する。輝度Ｂが閾値Ｂ１以上の時はステップＳ６にてカラーモードへの切換え動作として、モータ５によりフィルタ切換え機構２を駆動し、透明基板４から赤外カットフィルタ３への切換えを行うと共に、信号処理回路７から出力される映像信号を白黒信号からカラー信号に切換える。

閾値Ａ１は閾値Ａ２よりも大きな値に設定してあり、信号処理回路７の輝度検出部７ａで検出した輝度Ａが閾値Ａ１と閾値Ａ２の間である時はステップＳ１からステップＳ２、あるいはステップＳ１からステップＳ４を繰り返すことになる。

さらに、閾値Ｂ１は撮像素子６の能力や撮像装置の用途に応じて閾値Ａ１及び閾値Ａ２とは独立して決められる値であり、例えばカラー撮影を優先するような用途であれば、撮像素子６がカラー撮像可能なぎりぎりの輝度に設定することになる。

ステップＳ４にて信号処理回路７の輝度検出部７ａで検出した輝度が閾値Ａ１以上の場合のみ、ステップＳ５にて可視光輝度検出部９で検出した輝度Ｂが閾値Ｂ１以上かどうかを判断することになる。

このように、カラーモードから白黒モードへの切換えは、信号処理回路７の輝度検出部７ａで検出した輝度Ａが閾値Ａ２以下である時に行われ、白黒モードからカラーモードへの切換えは、信号処理回路７の輝度検出部７ａで検出した輝度Ａが閾値Ａ１以上で、且つ、可視光輝度検出部９で検出した輝度Ｂが閾値Ｂ１以上の時に行われ、それ以外の時には現状の撮像モードを維持することになる。

したがって、第１の輝度検出手段および第２の輝度検出手段のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、撮影モードの切換え、すなわち、赤外カットフィルタ３および透明基板４の切換えを行うことで、ハンチングの発生を防止し、撮影モードの切換えをスムーズに行えるようになる。

このとき、赤外カットフィルタ３および透明基板（光学素子）４は、撮像レンズ１と撮像素子６の間に挿入された時に、所定の透過波長における撮像光学系の焦点位置が、撮像光学系の焦点深度内に撮像素子６の撮像面が配置されているように、硝材（材料）や、板厚および表面形状（形状）等が設計されている。本実施例では、透明基板４は平行平面形状をしており、その板厚は透明基板４が撮像光学系の光路上に挿入された際に撮像素子が焦点深度内に配置されるよう、設計されている。

したがって、撮像素子６は、赤外カットフィルタ４が撮像光学系の光路上に挿入された際の焦点深度内に配置されているとともに、透明基板（光学素子）４が撮像光学系の光路上に挿入された際の焦点深度内に配置されていることになるので、撮像レンズ１内に焦点レンズ用駆動手段を設ける必要がなく、簡略な装置システムを提供することが可能となる。

また、透明基板（光学素子）４の硝材にはガラスが用いられ、透明基板４の透過波長帯域は、赤外カットフィルタ３の透過波長帯域を含み、赤外カットフィルタ３の透過波長帯域よりも大きくなっている。これにより、白黒撮影モード時に透明基板４を挿入した時でも、撮像レンズ１に入射してくる光量を有効利用することが可能となる。

なお、撮像装置の用途が赤外光による照明時の撮影画像の鮮明度を優先する場合は、波長８４０ｎｍ付近での撮像光学系の焦点位置が、撮像光学系の焦点深度内に撮像素子６の撮像面が配置されているように、透明基板４の形状または材料を選択すれば良いし、撮像装置の用途がカラー撮像時の撮影画像の鮮明度を優先する場合は、波長５８７ｎｍ付近での撮像光学系の焦点位置が、撮像光学系の焦点深度内に撮像素子６の撮像面が配置されているように赤外カットフィルタの形状または材料を選択すれば良い。

本発明の実施例の撮像装置のブロック図 本発明の実施例の撮影モード切換えの制御フローチャート

符号の説明

１ 撮像レンズ
２ フィルタ切換え機構
３ 赤外カットフィルタ
４ 透明基板
５ モータ
６ 撮像素子
７ 信号処理回路
８ 可視光センサ
９ 可視光輝度検出部
１０ 制御回路

Claims (9)

1. カラー撮影モードと白黒撮影モードの切換えが可能な撮像装置であって、
   撮像光学系と、
   前記撮像光学系を介して光を受光し、受光した光を光電変換する撮像素子と、
   前記撮像素子からの信号に基づいて被写体の輝度を検出する第１の輝度検出手段と、
   前記撮像光学系を介さずに光を受光して前記被写体の輝度を検出する第２の輝度検出手段と、
   前記第１の輝度検出手段および前記第２の輝度検出手段のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、赤外カットフィルタおよび光学素子のうちいずれか一方を前記撮像光学系の光路上に挿入するフィルタ切換え手段と、を備え、
   前記撮像素子は、前記赤外カットフィルタが前記撮像光学系の光路上に挿入された際の焦点深度内に配置されているとともに、前記光学素子が前記撮像光学系の光路上に挿入された際の焦点深度内に配置されていることを特徴とする撮像装置。
2. カラー撮影モードと白黒撮影モードの切換えが可能な撮像装置であって、
   撮像光学系と、
   前記撮像光学系を介して光を受光し、受光した光を光電変換する撮像素子と、
   前記撮像素子からの信号に基づいて被写体の輝度を検出する第１の輝度検出手段と、
   前記撮像光学系を介さずに光を受光して前記被写体の輝度を検出する第２の輝度検出手段と、
   前記第１の輝度検出手段および前記第２の輝度検出手段のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、赤外カットフィルタおよび光学素子のうちいずれか一方を前記撮像光学系の光路上に挿入するフィルタ切換え手段と、を備え、
   前記赤外カットフィルタの形状または材料は、前記赤外カットフィルタが前記撮像光学系の光路上に挿入された際に前記撮像素子が焦点深度内に配置されるよう、設計されていることを特徴とする撮像装置。
3. カラー撮影モードと白黒撮影モードの切換えが可能な撮像装置であって、
   撮像光学系と、
   前記撮像光学系を介して光を受光し、受光した光を光電変換する撮像素子と、
   前記撮像素子からの信号に基づいて被写体の輝度を検出する第１の輝度検出手段と、
   前記撮像光学系を介さずに光を受光して前記被写体の輝度を検出する第２の輝度検出手段と、
   前記第１の輝度検出手段および前記第２の輝度検出手段のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、赤外カットフィルタおよび光学素子のうちいずれか一方を前記撮像光学系の光路上に挿入するフィルタ切換え手段と、を備え、
   前記光学素子の形状または材料は、前記光学素子が前記撮像光学系の光路上に挿入された際に前記撮像素子が焦点深度内に配置されるよう、設計されていることを特徴とする撮像装置。
4. 前記光学素子は、平行平面形状をした透明基板であり、
   前記光学素子の形状として前記透明基板の厚さが、前記光学素子が前記撮像光学系の光路上に挿入された際に前記撮像素子が焦点深度内に配置されるよう、設計されていることを特徴とする請求項１または３に記載の撮像装置。
5. 前記赤外カットフィルタから前記光学素子に切換える際は、前記第１の輝度検出手段の検出結果に基づいて切換えの可否が決定され、
   前記光学素子から前記赤外カットフィルタに切換える際は、前記第１の輝度検出手段の検出結果に基づいて判定された後、前記第２の輝度検出手段の検出結果に基づいて切換えの可否が決定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の撮像装置。
6. 前記第２の輝度検出手段は、可視光センサであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の撮像装置。
7. 前記光学素子の透過波長帯域は、前記赤外カットフィルタの透過波長帯域を含み、前記赤外カットフィルタの透過波長帯域よりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の撮像装置。
8. 監視用カメラとして用いられる請求項１〜７のいずれか１つに記載の撮像装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の撮像装置を複数備えるとともに、該複数の撮像装置を制御する制御装置を備える撮像システム。

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