JP2011232615A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可視光撮像時と近赤光撮像時とに関わりなく、迅速なフォーカシング動作を行える撮像装置を提供する。
【解決手段】通常撮影モードが設定された場合と、近赤撮影モードが設定された場合とで、フォーカスレンズ群の移動軌跡を異ならせるようにズームコントローラを制御する。ズーム光学系が可視光に最適な光学設計がなされていても、近赤撮影モードが設定された場合には、近赤撮影モードに対応する軌跡でフォーカスレンズ群を移動させるので、設定されたズーム倍率に応じて、例えば基準位置として無限遠方に（但し、これに限られない）ピントが合う位置にフォーカスレンズ群を予め移動させておくことができるため、そこから像面ＡＦのステップ動作で短い距離だけ移動させれば、夜間でも被写体の合焦状態を得ることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＡＦズームレンズを有する撮像装置に関する。

例えば、夜間の撮影用カメラとして、赤外線を投射して被写体からの反射光を受光しモノクロ画像を形成するものが知られているが、昼間の撮影用カメラに対して、波長帯域感度が異なる撮像素子を用いることが一般的であった。これに対し、可視光及び赤外光を問わずカラー画像を撮像したいという要求がある。しかしながら、例えば近赤外領域では可視光の強度が小さく、被写体にピントが合うようフォーカシング動作を行うのに十分な情報を得ることができない。そこで、特許文献１では、撮影に応じて特性が異なるフィルタを抜き差ししているが、構成が複雑となるという問題がある。一方、特許文献２では、波長帯域毎に撮像ユニットを設けるようにしているが、装置が大型化するという問題がある。

特許第３９９４２９３号明細書 特開２００８−１４７８５１号公報 特開２００７−１８４８０５号公報

ところで、特許文献３には、通常の撮像素子で使用するＲＧＢフィルタの他にＩＲフィルタを有し、可視光から近赤外光までの広帯域の光を受光する撮像素子を用いて、１度の撮影で、ＲＧＢフィルタを透過した光を用いて色情報を取得し、同時にＩＲフィルタを通過した光を用いて輝度情報を取得できる撮像装置も開発されている。このような撮像装置を用いれば、コンパクトな構成ながら、夜間のカラー画像撮像も可能になる。

しかしながら、このような撮像装置にズームレンズを組み合わせた場合、フォーカシング動作の遅れがあることを本発明者が見出した。より具体的には、一般的な光学系は、通過する光の波長に応じて屈折率が異なるので、可視光撮像時のフォーカシングレンズ位置と、近赤光撮像時のフォーカシングレンズ位置とは本来的に異なるが、広角撮影では、その差はあまり大きくない。これに対し望遠撮影では、フォーカシングレンズ位置が大きく異なるので、例えば近赤光撮像時に、基準位置からフォーカシングレンズをステップ駆動して、合焦位置を探索する場合における探索時間が長くかかる恐れがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、可視光撮像時と近赤光撮像時とに関わりなく、迅速なフォーカシング動作を行える撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の撮像装置は、通常撮影モードと近赤撮影モードのいずれかを選択的に設定可能となっている撮像装置であって、
光軸方向に移動可能なフォーカスレンズ群とズームレンズ群とを備えた光学系と、
前記フォーカスレンズ群と前記ズームレンズ群を駆動するズーム駆動部と、
前記フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部と、
前記光学系を介して形成される光学像を電気信号に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、前記ズーム駆動部と前記フォーカス駆動部とを制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記通常撮影モードが設定された場合と、前記近赤撮影モードが設定された場合とで、前記フォーカスレンズ群の移動軌跡を異ならせるように前記ズーム駆動部を制御することを特徴とする。

例えば日中の太陽が出ている時間帯においては、被写体から照射される光は可視光が支配的であるので、通常撮影モードとして可視光を用いてフォーカシング動作を行う。一方、例えば太陽が出ていない夜間などでは被写体から照射される光は近赤外光が支配的であるので、近赤撮影モードとして近赤外光を用いてフォーカシング動作を行う。このようなモードの切換は、モードスイッチなどで行える。しかるに、可視光撮像時と近赤光撮像時とでは、フォーカシングレンズ群の位置が異なるので、ズーム撮影時にフォーカシング動作の遅れが問題となる。

これに対し本発明によれば、前記制御部が、前記通常撮影モードが設定された場合と、前記近赤撮影モードが設定された場合とで、前記フォーカスレンズ群の移動軌跡を異ならせるように前記ズーム駆動部を制御する。前記通常撮影モードが設定された場合と、前記近赤撮影モードが設定された場合とで、前記フォーカスレンズ群の移動軌跡を異ならせているので、設定された撮影モードに関わらず、例えば像面ＡＦのための前記フォーカスレンズ群の移動距離が最小で済み、迅速なフォーカシング動作を行える。これにより、短い時間で昼間でも夜間でも鮮明な画像を得ることが可能となる。

一般的に可視光を用いた場合に比べ近赤外光を用いた場合には、フォーカスレンズ群が正のパワーを有するとき、フォーカスレンズ群の軌跡は可視光領域の光を用いた場合の軌跡より常に物体側となり、フォーカスレンズ群が負のパワーを有するとき、フォーカスレンズ群の軌跡は可視光領域の光を用いた場合の軌跡より常に像側の軌道となる場合が多い。即ち、可視光領域に最適化された光学系でも、フォーカスレンズ群の軌跡を補正することで、赤外領域に最適な結像を得ることができるといえる。

請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に記載の発明において、近赤外光を出射する光源を有することを特徴とする。これにより夜間において、近赤外光の出射量が少ない被写体に対しても、精度良くフォーカシング動作を行うことができる。

請求項３に記載の撮像装置は、請求項２に記載の発明において、前記近赤外光は略単一波長であることを特徴とする。ここでいう単一波長とはあるスペクトルの広がりを有する略単一波長のことである。略単一波長の近赤外光を用いることで、前記撮像素子から像面ＡＦを行うのに適した解像力信号を得ることができる。尚、この近赤外光の波長を、例えば６５０〜８００ｎｍとすると視覚を通じて認識することが可能になるので、撮像装置の悪用を防ぐことができる。また、良好な解像力信号を得る上でもこの程度の波長のほうが望ましい。

請求項４に記載の撮像装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記近赤撮影モードは、前記光学系を通過して前記撮像素子に受光される光の強度が、近赤領域内で最大になるときに設定されることを特徴とする。これに対し前記通常撮影モードは、前記光学系を通過して前記撮像素子に受光される光の強度が、可視光領域内で最大になるときに設定できる。「近赤領域」とは、例えば６５０〜１０００ｎｍの波長帯域をいう。「可視光領域」とは、例えば４００〜７００ｎｍ（好ましくは４００〜６５０nm）の波長帯域をいう。

請求項５に記載の撮像装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記撮像素子は撮像素子に入射する光量に応じて感度特性が変化することを特徴とする。例えば前記撮像素子に入ってくる光量に応じて、リニアからログに感度特性が変化する撮像素子を用いることで、広いダイナミックレンジを得ることができる。このような撮像素子をリニアログ変換型センサといい、例えば特開平０５―３０３５０号公報に記載されている。

請求項６に記載の撮像装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記通常撮影モードと前記近赤撮影モードとを切り換える切り換えスイッチを有することを特徴とする。撮影者により、視覚を通じて感じる波長帯域が異なる。そこで、撮影者自ら、前記切り換えスイッチを操作して、前記通常撮影モードと前記近赤撮影モードとを切り換えるようにすると、好みの撮像を行うことができる。但し、例えば可視光と近赤外光の量を検出比較して、支配的になった方に合わせてモードを自動的に切り換えることもできる。

請求項７に記載の撮像装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記撮像素子は、少なくとも近赤外光を含む波長領域において、異なる波長帯域の光束を透過させる少なくとも３種類の光学フィルタを有することを特徴とする。

尚、「異なる波長帯域の光束を透過させる光学フィルタ」とは、透過させる光の波長帯域が完全に一致していない光学フィルタをいい、透過させる光の波長帯域が部分的に異なるものを含む。このような光学フィルタとしては、例えば可視光領域と赤外光領域全域を透過するＷフィルタ、可視光領域のうち緑色成分と赤色成分の領域と赤外光領域を透過するＹｅフィルタ、可視光領域のうち赤色成分の領域と赤外光領域を透過するＲｉフィルタ、赤外光領域のみを透過するＩＲフィルタの組み合わせがある。また例えば、通常の撮像素子で用いられるＲＧＢフィルタに、赤外光領域のみを透過するＩＲフィルタを組み合わせて用いることもできる。

本発明によれば、可視光撮像時と近赤光撮像時とに関わりなく、迅速なフォーカシング動作を行える撮像装置を提供することができる。

撮像装置１００の内部ブロック図である。 ＣＣＤ１１５の有するフィルタＦの一部を示す概略図である。 フィルタＦの分光特性を示す図である。 広角端にある実施例のズーム光学系の断面図である。 中間位置にある実施例のズーム光学系の断面図である。 望遠端にある実施例のズーム光学系の断面図である。 縦軸に移動量、横軸に焦点距離をとってフォーカスレンズ群１１２の移動軌跡を示すが、ここでは無限遠方に合焦する状態を示している。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置１００の内部ブロック図である。撮像装置１００には、ズームレンズ群１１１及びフォーカスレンズ群１１２を含むズーム光学系ＯＳ、ズームコントローラ１１１ａ、フォーカスレンズ１１２、フォーカスコントローラ１１２ａ、アイリス１１３、アイリスモータ１１３ａ、モータドライバ１１４、固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）１１５、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１１６、ＣＤＳ／ＡＭＰ１１７、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｅｇｉｔａｌ）変換部１１８、画像入力コントローラ１１９、画像信号処理部１２０、圧縮処理部１２１、ビデオエンコーダ１２２、ＣＰＵ１２３、ＡＦ検出部１２４、ＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５、ＳＤＲＡＭ１２６、ＶＲＡＭ１２７、メディアコントローラ１２８、ＳＲＡＭ１２９、各種スイッチ１３０、サーミスタ１４０、ＬＥＤ、表示装置１５０、バックアップ電源１７０、通信装置１８０及び出射光源１９０が具備されている。尚、通信装置１８０は必ずしも必要ではない。

ＣＣＤ１１５は、リニアログ型センサであり、カラーフィルタを備える画素により可視カラー画像成分を撮像し、赤外フィルタを備える画素により赤外画像成分を撮像し、素通しのフィルタを備えた又はフィルタのない画素により可視輝度画像成分と赤外画像成分とを含む輝度画像成分を撮像する機能を有する。

図２は、ＣＣＤ１１５の有するフィルタＦの一部を示す概略図である。図３は、フィルタＦの分光特性を示す図である。これらと同等の機能を有するものであれば、図に示す構成に限らない。

図２に示すように、画素単位にマトリクス状に繰り返し配設される画素フィルタは、４種類のフィルタ（光学フィルタともいう）Ｗ、Ｙｅ、Ｒｉ、ＩＲからなっており、これらはそれぞれＣＣＤ１１５の個々の画素の前に配置されている。より具体的には、第１行第１列にフィルタＲｉが配列され、第２行第１列にフィルタＩＲが配列され、第１行第２列にフィルタＷが配列され、第２行第２列にフィルタＹｅが配列されるというように、フィルタＲ、フィルタＩＲ、フィルタＷ，及びフィルタＹｅは干鳥状に配列されている。但し、これは一例であり、他のパターンでフィルタＲ、フィルタＩＲ、フィルタＷ、及びフィルタＹｅを千鳥状に配列してもよい。尚、フィルタＷは素通しでもよく、その場合にはフィルタＦは３種類の光学フィルタからなる。

フィルタＷは、可視光と赤外光を全て透過し、フィルタＹｅは緑色光から赤外光までを透過し、フィルタＲｉは赤色と赤外光とを透過し、フィルタＩＲは赤外光のみを透過する。これらの各フィルタは、それぞれ一つの画素に対応している。図３において、フィルタ（Ｗ，Ｙｅ，Ｒｉ，ＩＲ）の分光特性の一例を示しているが、例えばフィルタＹｅは５００ｎｍ前後のカットオフ周波数を持ち、フィルタＲｉは６００ｎｍ前後にカットオフ周波数を持ち、フィルタＩＲは７００ｎｍ前後にカットオフ周波数を持つ。フィルタＷはカットオフ周波数を有していない。この様なフィルタＦは、通常、撮像装置のレンズと受光素子との間に挿入配置される。このフィルタの例では、４００ｎｍ〜７００ｎｍを可視光波長領域とし、７００ｎｍ〜１１００ｎｍを赤外光波長領域とするが、これに限られることはない。

以上の構成のフィルタの代わりにＹｅ、Ｍ（マゼンタ）＋ＩＲ、Ｃ（シアン）十ＩＲ（但し、Ｍ＋ＩＲは、緑色光のみを遮蔽し、Ｃ＋ＩＲは赤色光のみを遮蔽する。）でも実現可能である。ただし、フィルタ（Ｙｅ，Ｒｉ，ＩＲ）は、分光透過特性が急峻にすることができ、例えば、Ｍ＋ＩＲフィルタやＣ＋ＩＲフィルタに比べて、分光透過特性が良好である。つまり、Ｍ＋ＩＲフィルタ及びＣ＋ＩＲフィルタは、それぞれ、可視光波長＋赤外光波長帯域のうち、中央の一部の領域である緑色光領域及び赤色光領域のみを遮蔽する特性を有しており、このようなフィルタに、フィルタ（Ｙｅ，Ｒｉ，ＩＲ）のような急峻な分光透過特性を持たせることは困難である。そのため、Ｍ＋ＩＲフィルタ及びＣ＋ＩＲフィルタは、それぞれ、演算してもＲＧＢ画像成分を精度良く抽出することができない。よって、フィルタ（Ｗ，Ｙｅ，Ｒｉ，ＩＲ）を用いてＣＣＤ１１５を構成することで、ＣＣＤ１１５の高性能化を図ることができる。

本実施の形態の撮像装置を用いて撮像を行う場合、撮影者はモード切り換えスイッチ（１３０）を用いて、通常撮影モードと近赤撮影モードのいずれかを設定する。例えば、ＣＣＤ１１５に受光される光の強度が、近赤領域内で最大になる夜間撮像の場合などは、近赤撮影モードが設定されると好ましい。設定された撮影モードに応じて、ＣＰＵ１２３は、ズームコントローラ１１１ａを介して、フォーカスレンズ群１１２の移動軌跡を異ならせるようになっている（後述する図７参照）。かかる移動軌跡は、プログラムの一部としてＳＤＲＡＭ１２６に記憶され、必要に応じてＣＰＵ１２３に読み出される。

近赤撮影モードが設定されると、出射光源１９０より７００ｎｍ前後の近赤外光が被写体に向かって照射される。一方、通常撮影モードが設定されると、出射光源１９０からは近赤外光が出射されない。図２の撮像装置１００の左方から被写体光（可視光及び近赤外光）が入射し、ズーム光学系ＯＳを経て、被写体光の光量を調整するアイリス１１３を通過した後、フィルタを介してＣＣＤ１１５の受光面上に結像する。

アイリス１１３は、アイリスモータ１１３ａにより駆動され移動する。また、ズームレンズ群１１１およびフォーカスレンズ群１１２は、ズーム動作のためにズームコントローラ（ズーム駆動部）１１１ａにより光軸方向に駆動され、フォーカスレンズ群１１２は、フォーカシング動作のためにフォーカスコントローラ（フォーカス駆動部）１１２ａによりズームレンズ群１１１と独立して光軸方向に駆動される。アイリスモータ１１３ａを作動させる指示は、制御装置であるＣＰＵ１２３からモータドライバ１１４を通じて伝達されるとともに、ズームコントローラ１１１ａおよびフォーカスコントローラ１１２ａを作動させる指示は、ＣＰＵ１２３から直接伝達される。

ズームレンズ群１１１およびフォーカスレンズ群１１２は、撮影画角を設定するズーム機能を実現するためのレンズである。このズーム機能は、一般的には、光軸に沿う方向にズームレンズが移動されて、撮影レンズを構成する複数のレンズ間の相対的な位置が調整されることにより実現される。

フォーカスレンズ群１１２は、被写体に自動的に焦点を合わせるＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能を実現するためのレンズである。このＴＴＬＡＦ機能とは、光軸に沿う方向にフォーカスレンズ群１１２を移動させながら、ＣＣＤ１１５で得られた画像信号のコントラストを検出し、そのコントラストのピークが得られるレンズ位置をピント位置として、フォーカスレンズ群をピント位置に調節するものである。尚、フォーカスレンズ群１１２は、ズーム動作時にズームレンズ群１１１と連動して光軸方向に移動するが、その移動軌跡については、実施例を参照して後で詳しく説明する。

アイリス１１３は、ＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５で検出された被写体輝度に基づいて駆動されることによって、被写体光の光量を調整する。

ＣＣＤ１１５は、ズーム光学系ＯＳを通過した被写体光を受光して、被写体光に基づく被写体像を、アナログ信号である被写体信号として読み取る。この撮像装置１００では、不図示のシャッタボタンが押されて被写体が撮影される本撮影の前にも、上述したＡＦ機能の実行や、スルー画像表示のために、解像度が低い一時的な画像データ（以下では、この解像度が低い一時的な画像データを低解像度データと称する）が生成される。ＣＣＤ１１５で生成された被写体信号は、シャッタボタンが押されたときは、そのままＣＤＳ／ＡＭＰ１１７に出力され、本撮影の前には、ＴＧ１１６から発せられる信号に同期したタイミングごとに、低解像度データ用に間引かれてＣＤＳ／ＡＭＰ１１７に出力される。

ＣＤＳ／ＡＭＰ１１７は、被写体信号の増幅およびゲインの調整を行う。Ａ／Ｄ変換部１１８は、被写体信号をデジタルデータである画像データに変換する。前述したように、ＣＣＤ１１５では所定のタイミングごとに間引かれた被写体信号が生成されるため、Ａ／Ｄ変換部１１８でも所定のタイミングごとに低解像度データが生成され続ける。低解像度データは、画像入力コントローラ１１９を介して、ＡＦ検出部１２４やＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５や画像信号処理部１２０に送られる。画像信号処理部１２０に送られた低解像度データは、所定の画像処理が施された後にビデオエンコーダ１２２に送られ、データ形式が変換された後に表示装置１５０に送られて、撮像装置１００の背面に設けられた表示画面にスルー画像として表示される。また、本撮影時に生成される画像データ（以下では、本撮影時に生成される画像データを撮影画像データと称する）は、画像入力コントローラ１１９を介して一旦ＳＤＲＡＭ１２６に送られる。

撮像装置１００には、この撮像装置１００内で実行されるプログラムが記憶されたり、中間バッファとして用いられる記録速度が高速なＳＤＲＡＭ１２６、各種メニュー画面用のデータや、ユーザの設定内容などが記憶されたデータ保存用のメモリであるＳＲＡＭ１２９、圧縮された画像データが記憶されるＶＲＡＭ１２７の３つのメモリが設けられている。ＶＲＡＭ１２７は２つの領域に分割されており、画像データが領域Ａ，Ｂに順番に記憶され、記憶された画像データはビデオエンコーダ１２２やメディアコントローラ１２８に順次に読み出される。

ＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５は、画像入力コントローラ１１９から送られてきた低解像度データに基づいて、被写体の明るさやホワイトバランスを検出する。測定結果はＣＰＵ１２３に伝えられる。

ＡＦ検出部１２４は、画像入力コントローラ１１９から送られてきた低解像度データに基づいて、撮影画像のコントラストを検出する。検出されたコントラストはＣＰＵ１２３に送られる。

ＣＰＵ１２３は、シャッタボタンや電源スイッチ、モード切り換えスイッチなどといった各種スイッチ１３０で設定された設定内容が伝えられ、その設定内容に応じて撮像装置１００の各種要素を制御する。また、ＣＰＵ１２３は、ＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５で測定された被写体の明るさに基づいてシャッタスピードや絞り値を決定するとともに、ＡＦ検出部１２４で検出されたコントラストに基づいて、フォーカスレンズ群１１２の合焦位置を決定する（像面ＡＦ）。

本撮影時に生成されてＳＤＲＡＭ１２６に記憶された撮影画像データは、ＣＰＵ１２３からの指示に従って、画像信号処理部１２０によって取得される。画像信号処理部１２０は、撮影画像データにＲＧＢレベルの調節処理、ガンマ調整処理などを施して、画像処理後の撮影画像データを圧縮処理部１２１に送る。圧縮処理部１２１は、撮影画像データに圧縮処理を施して、圧縮後の撮影画像データをＶＲＡＭ１２７に送る。ビデオエンコーダ１２２は、ＣＰＵ１２３からの指示に従い、ＶＲＡＭ１２７から圧縮後の撮影画像データを取得して、その圧縮後の撮影画像データを表示画面で表示することができるデータの形式に変換する。変換後の撮影画像データは、表示装置１５０に送られる。表示装置１５０は、撮影画像データが表す撮影画像を表示画面に表示する。メディアコントローラ１２８は、記録メディア１６０への撮影画像データの記録や読み出しを制御する。また、本実施の形態の撮像装置１００は、通信装置１８０を介して外部の端末と通話を行ったり、撮影画像データを送受信可能となっている。

図２は、ＣＣＤ１１５の有するフィルタＦの一部を示す概略図である。図３は、フィルタＦの分光特性を示す図である。これらと同等の機能を有するものであれば、図に示す構成に限らない。

図２に示すように、画素単位にマトリクス状に繰り返し配設される画素フィルタは、４種類のフィルタ（光学フィルタともいう）Ｗ、Ｙｅ、Ｒｉ、ＩＲからなっており、ＣＣＤ１１５の個々の画素の前にそれぞれ配置されている。より具体的には、第１行第１列にフィルタＲｉが配列され、第２行第１列にフィルタＩＲが配列され、第１行第２列にフィルタＷが配列され、第２行第２列にフィルタＹｅが配列されるというように、フィルタＲ、フィルタＩＲ、フィルタＷ，及びフィルタＹｅは干鳥状に配列されている。但し、これは一例であり、他のパターンでフィルタＲ、フィルタＩＲ、フィルタＷ、及びフィルタＹｅを千鳥状に配列してもよい。尚、フィルタＷは素通しでもよく、その場合にはフィルタＦは３種類の光学フィルタからなる。

フィルタＷは、可視光と赤外光を全て透過し、フィルタＹｅは緑色光から赤外光までを透過し、フィルタＲｉは赤色と赤外光とを透過し、フィルタＩＲは赤外光のみを透過する。これらの各フィルタは、それぞれ一つの画素に対応している。図３において、フィルタ（Ｗ，Ｙｅ，Ｒｉ，ＩＲ）の分光特性の一例を示しているが、例えばフィルタＹｅは５００ｎｍ前後のカットオフ周波数を持ち、フィルタＲｉは６００ｎｍ前後にカットオフ周波数を持ち、フィルタＩＲは７００ｎｍ前後にカットオフ周波数を持つ。フィルタＷはカットオフ周波数を有していない。この様なフィルタＦは、通常、撮像装置のレンズと受光素子との間に挿入配置される。ここでは、４００ｎｍ〜７００ｎｍを可視光波長領域とし、７００ｎｍ〜１１００ｎｍを赤外光波長領域とする。

以上の構成のフィルタの代わりにＹｅ、Ｍ（マゼンタ）＋ＩＲ、Ｃ（シアン）十ＩＲ（但し、Ｍ＋ＩＲは、緑色光のみを遮蔽し、Ｃ＋ＩＲは赤色光のみを遮蔽する。）でも実現可能である。ただし、フィルタ（Ｙｅ，Ｒｉ，ＩＲ）は、分光透過特性が急峻にすることができ、例えば、Ｍ＋ＩＲフィルタやＣ＋ＩＲフィルタに比べて、分光透過特性が良好である。つまり、Ｍ＋ＩＲフィルタ及びＣ＋ＩＲフィルタは、それぞれ、可視光波長＋赤外光波長帯域のうち、中央の一部の領域である緑色光領域及び赤色光領域のみを遮蔽する特性を有しており、このようなフィルタに、フィルタ（Ｙｅ，Ｒｉ，ＩＲ）のような急峻な分光透過特性を持たせることは困難である。そのため、Ｍ＋ＩＲフィルタ及びＣ＋ＩＲフィルタは、それぞれ、演算してもＲＧＢ画像成分を精度良く抽出することができない。よって、フィルタ（Ｗ，Ｙｅ，Ｒｉ，ＩＲ）を用いてＣＣＤ１１５を構成することで、ＣＣＤ１１５の高性能化を図ることができる。

ここで、画像処理における輝度信号及び色差信号の生成について更に説明する。画像信号処理部１２０は、ＣＣＤ１１５のフィルタＹｅを通過した光束を受光した画素の出力信号である画像成分Ｙｅ、フィルタＲｉを通過した光束を受光した画素の出力信号である画像成分Ｒｉ、フィルタＩＲを通過した光束を受光した画素の出力信号である画像成分ＩＲ、及びフィルタＷを通過した光束を受光した画素の出力信号である画像成分Ｗのそれぞれに欠落画素データを補間するための補間処理を施し、画像成分Ｒｉ、画像成分ＩＲ、画像成分Ｗ、及び画像成分ＹｅのそれぞれをＣＣＤ１１５の画素数と同一画素数からなる画像データにする。なお、画像成分Ｙｅ、Ｒｉ、ＩＲ、Ｗに欠落画素データが発生するのは、フィルタ（Ｗ，Ｙｅ，Ｒｉ，ＩＲ）が千鳥状に配列されているためである。また。補間処理としては、例えば線形補間処理を採用すればよい。

更に画像信号処理部１２０は、補間処理が施された画像成分Ｙｅと、画像成分Ｒｉと、画像成分ＩＲと、画像成分Ｗとを式（１）により合成して、色信号ｄＲ、ｄＧ、ｄＢ（ＲＧＢ色信号）を生成する。
ｄＲ＝Ｒｉ−ＩＲ
ｄＧ＝Ｙｅ−Ｒｉ ・・・・・（１）
ｄＢ＝Ｗ−Ｙｅ

また画像信号処理部１２０は、式（２）に示すように、色信号ｄＲ，ｄＧ，ｄＢを、輝度信号Ｙ（第２の強度信号の一例）と色差信号Ｃｂ、Ｃｒ（色度信号の一例）とを含む色空間に変換する、ここで、色差信号Ｃｂは青の色差信号を示し、色差信号Ｃｒは赤の色差信号を示す。
Ｙ＝０．３ｄＲ＋０．５９ｄＧ＋０．１１ｄＢ
Ｃｂ＝ｄＢ−Ｙ ・・・・・（２）
Ｃｒ＝ｄＲ−Ｙ

更に、画像信号処理部１２０は、式（３）に示すように、画像成分Ｙｅ、Ｒｉ、ＩＲ、Ｗを加算することで得られ輝度信号Ｙａｄｄ（第１の強度信号の一例）を、変換対象となる色空間の輝度信号として算出する。
Ｙａｄｄ＝（１／４）×（Ｒｉ十ＩＲ十Ｗ十Ｙｅ） ・・・・・（３）

ここで、輝度信号Ｙａｄｄは、加算処理により算出されているため。減算処理により輝度信号Ｙを算出した場合に比べてノイズ成分を低くすることができる。

また、画像信号処理部１２０は、式（２）で求めた色差信号Ｃｂ、Ｃｒをスムージング処理し、色差信号Ｃｂｓ、Ｃｒｓを算出する。ここで，スムージング処理としては、例えば、５×５等の比較的小サイズのローパスフィルタを用いて繰り返し処理し、色差信号Ｃｂ、Ｃｒを多重解像度化するフィルタ処理であるカスケードフィルタ処理を採用してもよい。また、比較的サイズの大きな所定サイズのローパスフィルタを用いたフィルタ処理を採用してもよい。

また、発光する被写体に対してはぼけることなく、エッジ以外の領域を平滑化するエッジ保存フィルタ（画素間の信号レベル差がある基準値より小さい場合いに平滑化し、基準値より大きい部分は平滑化しないフィルタ）処理を採用してもよい。なお、発光していることを検出するのは、赤外成分と可視光成分とを比較することにより推測できる。

このように、色差信号Ｃｂ，Ｃｒにスムージング処理を行うことで、色差信号Ｃｂ、Ｃｒに含まれるノイズ成分がぼかされ、色差信号Ｃｂ、ＣｒのＳ／Ｎ比を向上させることができる。

また画像信号処理部１２０は、式（４）に示すように、式（２）で求めた輝度信号Ｙに対する式（３）で求めた輝度信号Ｙａｄｄの割合ＲＴ１（第１の割合：ＲＴ１＝Ｙａｄｄ／Ｙ）に応じて色差信号Ｃｒｓ、Ｃｂｓを補正し、色差信号Ｃｒｍ、Ｃｂｍを求める。
Ｃｒｍ＝Ｃｒｓ×Ｙａｄｄ／Ｙ
Ｃｂｍ＝Ｃｂｓ×Ｙａｄｄ／Ｙ ・・・・・（４）

このように割合ＲＴ１を用いて色差信号Ｃｒｓ，Ｃｂｓを補正することで、変換対象となる色空間における色差信号と輝度信号とをバランス良く算出することができる。この処理を行なわないと、色信号ｄＲ´、ｄＧ´、ｄＢ´を計算したとき、輝度信号Ｙａｄｄが輝度信号Ｙよりも大きい場合には鮮やかさが矢われ、輝度信号Ｙａｄｄが輝度信号Ｙよりも小さい場合には鮮やかさが過剰になる問題を引き起こす。

本実施の形態によれば、式（１）を用いて輝度信号Ｙａｄｄを算出しているため、夜間であってもＳ／Ｎ比の高い輝度信号Ｙａｄｄを算出することができる。また、色差信号Ｃｒ、Ｃｂをスムージング処理しているため、夜間であってもＳ／Ｎ比の高い色差信号Ｃｒｓ、Ｃｂｓを算出することができる。その後、式（２）を逆変換することで、輝度信号Ｙａｄｄ、色差信号Ｃｒｍ、Ｃｂｍから色信号ｄＲ´、ｄＧ´、ｄＢ´を算出する。かかる色信号を用いることで、夜間撮像であっても鮮明なカラー画像を得ることができる。

（実施例）
図４は、広角端にある実施例のズーム光学系の断面図であり、図５は、中間位置にある実施例のズーム光学系の断面図であり、図６は、望遠端にある実施例のズーム光学系の断面図である。

図４〜７において、ズーム光学系ＯＳは、物体側から、負レンズＬ１，正レンズＬ２，正レンズＬ３、負レンズＬ４，負レンズＬ５，正レンズＬ６，絞りＳ、正レンズＬ７，正レンズ群Ｇ１を有している。ここで、正レンズＬ３、負レンズＬ４，負レンズＬ５が光軸方向可動なズームレンズ群１１１であり、正レンズ群Ｇ１が光軸方向に可動なフォーカスレンズ群１１２である。それ以外のレンズと絞りは固定されている。尚、ＣＧは、ＣＣＤのカバーガラスである。

ズーム動作において広角側から望遠側に向かうに連れて、ズームレンズ群１１１は、物体側から像側にリニアに一体的に移動し、フォーカスレンズ群１１２は、まず物体側に移動した後、像側に一体的に移動する（図４の矢印参照）。このとき無限遠方にピントが合うフォーカスレンズ群１１２の移動軌跡を、可視光入射時と、λ＝７５０ｎｍの光（近赤外光）入射時とで分けて図７に示す。

ここで、ｆ＿ｆｒｏｎｔを、固定された正レンズＬ７とフォーカスレンズ群１１２の間隔とし、ｆ＿ｂａｃｋを、固定されたカバーガラスＣＧとフォーカスレンズ群１１２の間隔とする。図７から明らかであるが、本実施例では、フォーカスレンズ群１１２が正のパワーを有するので、可視光を用いた場合に比べ近赤外光を用いた場合には、フォーカスレンズ群の軌跡は可視光領域の光を用いた場合の軌跡より常に物体側となっているが、その差は望遠側でより増大している。

本実施の形態によれば、ＣＰＵ１２３は、通常撮影モードが設定された場合と、近赤撮影モードが設定された場合とで、図７に一例として示すように、フォーカスレンズ群１１２の移動軌跡を異ならせるようにズームコントローラ１１１ａを制御する。従って、ズーム光学系ＯＳが可視光に最適な光学設計がなされていても、近赤撮影モードが設定された場合には、近赤撮影モードに対応する軌跡でフォーカスレンズ群１１２を移動させるので、設定されたズーム倍率に応じて、例えば基準位置として無限遠方に（但し、これに限られない）ピントが合う位置にフォーカスレンズ群１１２を予め移動させておくことができるため、そこから像面ＡＦのステップ動作で短い距離だけ移動させれば、夜間でも被写体の合掌状態を得ることができる。即ち、設定された撮影モードに関わらず、像面ＡＦのためのフォーカスレンズ群１１２の移動距離が最小で済み、迅速なフォーカシング動作を行えるのである。尚、ズーム光学系ＯＳが近赤外光に最適な光学設計がなされていた場合でも同様である。

本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。本発明の撮像装置はスチルカメラやビデオカメラなど各種の用途に適用できる。又、モード切り換えスイッチ（１３０）によらず、可視光の強度と近赤外光の強度とを比較して、可視光の強度が大きいときは通常撮影モード、近赤外光の強度が大きいときは近赤撮影モードを設定しても良い。

１００ 撮像装置
１１１ ズームレンズ群
１１１ａ ズームコントローラ
１１２ フォーカスレンズ群
１１２ａ フォーカスコントローラ
１１３ アイリス
１１３ａ アイリスモータ
１１４ モータドライバ
１１５ ＣＣＤ
１１６ ＴＧ
１１７ ＣＤＳ／ＡＭＰ
１１８ Ａ／Ｄ変換部
１１９ 画像入力コントローラ
１２０ 画像信号処理部
１２１ 圧縮処理部
１２２ ビデオエンコーダ
１２３ ＣＰＵ
１２４ ＡＦ検出部
１２５ ＡＥ＆ＡＷＢ検出部
１２６ ＳＤＲＡＭ
１２７ ＶＲＡＭ
１２８ メディアコントローラ
１２９ ＳＲＡＭ
１３０ 各種スイッチ
１４０ サーミスタ
１５０ 表示装置
１７０ バックアップ電源
１８０ 通信装置
ＯＳ ズーム光学系

Claims (7)

1. 通常撮影モードと近赤撮影モードのいずれかを選択的に設定可能となっている撮像装置であって、
   光軸方向に移動可能なフォーカスレンズ群とズームレンズ群とを備えた光学系と、
   前記フォーカスレンズ群と前記ズームレンズ群を駆動するズーム駆動部と、
   前記フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部と、
   前記光学系を介して形成される光学像を電気信号に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、前記ズーム駆動部と前記フォーカス駆動部とを制御する制御部とを有し、
   前記制御部は、前記通常撮影モードが設定された場合と、前記近赤撮影モードが設定された場合とで、前記フォーカスレンズ群の移動軌跡を異ならせるように前記ズーム駆動部を制御することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像装置は、近赤外光を出射する光源を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記近赤外光は略単一波長であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記近赤撮影モードは、前記光学系を通過して前記撮像素子に受光される光の強度が、近赤領域内で最大になるときに設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子は撮像素子に入射する光量に応じて感度特性が変化することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記通常撮影モードと前記近赤撮影モードとを切り換える切り換えスイッチを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記撮像素子は、少なくとも近赤外光を含む波長領域において、異なる波長帯域の光束を透過させる少なくとも３種類の光学フィルタを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置。

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