JP2017212512A - 撮像装置および画像管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】夜間等、照度が低い状況下において、より高いコントラストで撮像画像を取得することが可能な撮像装置および画像管理システムを提供する。【解決手段】撮像装置１は、イメージセンサ４０と、目標領域からの光をイメージセンサ４０に結像させるレンズ１０と、目標領域を照明する照明光源と、を備える。照明光源は、発光強度がピークとなるピーク波長が互いに異なり、且つ、それぞれのピーク波長が赤外の波長帯域に含まれる複数種類の発光ダイオード１０１を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、目標領域を撮像する撮像装置およびこれを備えた画像管理システムに関するものであり、特に、夜間等の照度が低い状況下において目標領域を撮像する際に用いて好適なものである。

街路や交差点等の状況を撮像する監視用の撮像装置が知られている。この種の撮像装置では、撮像された画像が、たとえば、交通事故の検証等に用いられる。検証では、車両および歩行者の状況や、信号機の点灯状況等が確認される。撮像装置は、日中のみならず日没後の夜間においても目標領域を撮像する。

以下の特許文献１には、赤外光によるＬＥＤ照明を備えた撮像装置が開示されている。撮像装置は、監視エリアが暗いと照度センサが判断すると、赤外光ＬＥＤを点灯させて、赤外光を監視エリアに照射する。また、特許文献１には、侵入者が検知された場合に、可視光ＬＥＤを点滅させて、侵入者に威嚇効果を与える構成が記載されている。

特開２００９−１７１８５号公報

目標領域の状況をより効果的に監視するため、撮像装置では、夜間等、照度が低い状況下において、なるべく高いコントラストで撮像画像を取得できることが好ましい。上記特許文献１には、侵入者が検知された場合に可視光ＬＥＤを点滅させて、侵入者に威嚇効果を与える構成が開示されているものの、照度が低い状況下において、高いコントラストで撮像画像を取得するための構成については、開示されていない。

かかる課題を鑑み、本発明は、夜間等、照度が低い状況下において、より高いコントラストで撮像画像を取得することが可能な撮像装置およびこれを備えた画像管理システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、撮像装置に関する。本態様に係る撮像装置は、イメージセンサと、目標領域からの光を前記イメージセンサに結像させるレンズと、前記目標領域を照明する照明光源と、を備える。前記照明光源は、発光強度がピークとなるピーク波長が互いに異なり、且つ、それぞれのピーク波長が赤外の波長帯域に含まれる複数種類の発光ダイオードを備える。

本態様に係る撮像装置によれば、波長帯域が異なる数種の光が目標領域に照射される。このため、赤外域における物質固有の分光反射率特性をもつ様々な被写体に対して、幅広い波長域の赤外光を照射できる。よって、夜間等、照度が低い状況下においても、照明光源から目標領域に光を照射することにより、高いコントラストで撮像画像を取得することができる。

本態様に係る撮像装置において、前記複数の発光ダイオードは、それぞれ、ピーク値の５％の発光強度となる短波長側の波長が可視光帯域の上限以上となるように、発光スペクトルが設定されていることが好ましい。こうすると、可視光帯域の上限に発光スペクトルの裾の部分が掛かったとしても、その部分の光の強度は略ゼロか極めて微弱なものとなる。このため、夜間等、照度が低い状況下で発光ダイオードが点灯されたとしても、目標領域に居る人に発光ダイオードからの光が認識されることが略起こり得ない。よって、撮像装置が監視目的で使用された場合であっても、発光ダイオードの点灯によりそこに撮像装置があると人が感知することを、防止することができる。

本態様に係る撮像装置において、前記イメージセンサは、Ｐ型シリコン基板のＣＭＯＳイメージセンサであることが好ましい。こうすると、イメージセンサがＮ型シリコン基板のＣＭＯＳイメージセンサである場合に比べて、イメージセンサの分光感度特性において赤外帯域の感度を高めることができる。これにより、複数の発光ダイオードからの赤外光に対するイメージセンサの感度をより効果的に高めることができ、結果として、発光ダイオードが点灯された場合の撮像装置の撮像距離を長くすることができる。

本態様に係る撮像装置において、前記イメージセンサは、カラー画像を生成可能なカラーのイメージセンサであることが好ましい。こうすると、日中等、照度が高い状況下においては、カラー画像で目標領域を撮像でき、夜間等、照度が低い状況下においては、発光ダイオードからの赤外光を用いて白黒画像で目標領域を撮像できる。

この場合、本態様の撮像装置は、目標領域の照度を検出する検出器と、赤外光を除去するフィルタと、前記レンズにより前記イメージセンサに取り込まれる光の光路に対して前記フィルタを挿脱させる切替機構と、を備える構成とされ得る。この場合、撮像装置は、前記検出器により検出された前記照度が所定の閾値に満たない場合に、前記フィルタを前記光路から待避させるとともに、前記発光ダイオードを点灯させ、前記検出器により検出された前記照度が前記閾値以上の場合に、前記フィルタを前記光路に挿入するとともに、前記発光ダイオードを消灯させる。こうすると、日中等、照度が高い状況下においては、赤外光の影響を除去した高品質のカラー画像で目標領域を撮像でき、夜間等、照度が低い状況下においては、発光ダイオードからの赤外光を用いて白黒画像で目標領域を撮像できる。

本発明の第２の態様は、画像管理システムに関する。この態様に係る画像管理システムは、第１の態様に係る撮像装置と、前記撮像装置により撮像された撮像画像を、前記撮像装置から通信により取得する外部装置と、を備える。

本態様に係る画像管理システムによれば、上記第１の態様の撮像装置による効果と同様の効果が奏され得る。

以上のとおり、本発明によれば、夜間等、照度が低い状況下において、より高いコントラストで撮像画像を取得することが可能な撮像装置およびこれを備えた画像管理システムを提供ことができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１（ａ）は、実施形態に係る画像管理システムの外観構成を示す図である。図１（ｂ）は、実施形態に係る撮像画像の一例を示す図である。図１（ｃ）は、実施形態に係る画像記録装置の鏡筒前側の構成を模式的に示す図である。 図２は、実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。 図３は、実施形態に係るＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＣＭＯＳイメージセンサの読み出し制御を説明する図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る切替機構の構成を模式的に示す図である。 図６は、実施形態に係るフィルタと発光ダイオードの制御を示すフローチャートである。 図７（ａ）は、比較例および実施例１に係るイメージセンサの分光感度特性を示す図である。図７（ｂ）は、実施例１に係るイメージセンサに配置されたカラーフィルタの分光透過率特性を示す図である。図７（ｃ）は、実施例１に係る赤外光を除去するためのフィルタの分光透過率特性を示す図である。図７（ｄ）は、実施例１に係る発光ダイオードの発光スペクトルを示す図である。 図８は、実施例１に係る発光ダイオードの発光スペクトルの設定方法を示す図である。 図９は、実施例２に係る発光ダイオードの発光スペクトルの設定方法を示す図である。 図１０は、変更例に係るフィルタと発光ダイオードの制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１（ａ）は、実施形態に係る画像管理システムの外観構成を示す図である。

図１（ａ）に示すように、画像管理システムは、撮像装置１と外部装置２とを備える。撮像装置１は、監視カメラであり、信号機を含む街路や交差点等を撮像可能に被設置物３に設置される。被設置物３は、たとえば、建物等の外壁や屋上の構造物、電柱等である。撮像装置１は、撮像した画像を内部の記録媒体に随時記録する。外部装置２は、可搬型のパーソナルコンピュータである。この他、外部装置２は、携帯電話機、タブレット等の他の携帯情報端末であっても良い。

撮像装置１に記録された画像は、適宜、外部装置２に回収される。撮像装置１と外部装置２は、無線ＬＡＮによる通信が可能である。外部装置２は、無線ＬＡＮによる通信路を確立し、撮像装置１から画像をダウンロードする。撮像装置１と外部装置２との間の通信は、無線ＬＡＮに限らず、ブルートゥース（登録商標）等の他の通信方式であっても良い。

図１（ｂ）は、撮像装置１により撮像される撮像画像の一例を示す図である。ここでは、信号機４を含む交差点５が目標領域に設定されている。便宜上、図１（ｂ）には、撮像装置１の方向を向く信号機４のみが図示されている。撮像装置１により撮像された画像は、外部装置２に回収された後、たとえば、交通事故の検証等に用いられる。この検証では、交差点５を進む車両や歩行者の状況の他、信号機４の点灯状況が確認される。すなわち、事故の際に信号機４が赤色、青色、黄色のどの色で点灯していたかが確認される。

図１（ｃ）は、撮像装置１の鏡筒前側の構成を模式的に示す図である。

図１（ｃ）に示すように、撮像装置１は、レンズ１０の周りに複数の発光ダイオード１０１と、目標領域の照度を検知するための１つの照度センサ１０２が配置されている。夜間等、照度が低い状況下では、発光ダイオード１０１が点灯されて、目標領域が照らされる。発光ダイオード１０１は、赤外光により目標領域を照明する照明光源である。複数の発光ダイオード１０１は、発光強度がピークとなるピーク波長が互いに異なり、且つ、それぞれのピーク波長が赤外の波長帯域に含まれる複数種類の発光ダイオードからなっている。

図２は、撮像装置１の構成を示す図である。

撮像装置１は、レンズ１０と、アイリス２０と、シャッター３０と、イメージセンサ４０と、フィルタ５０と、切替機構５１と、撮像信号処理回路６１と、シャッター駆動回路６２と、フィルタ駆動回路６３と、アイリス駆動回路６４と、ＬＥＤ駆動回路６５と、検出信号処理回路６６と、制御部６７と、記憶部６８と、通信部６９と、電源回路７０とを備える。

レンズ１０は、目標領域からの光を取り込んで、目標領域の像をイメージセンサ４０の受光面に結像させる。アイリス２０は、目標領域からの光の強弱に応じて適切な光量がイメージセンサ４０に入射するように、外部からの光を制限する。アイリス２０は、アイリス駆動回路６４により、絞り量が調整される。

シャッター３０は、液晶シャッターである。シャッター３０は、たとえば、電圧が印加された状態で透過率が最大となり、電圧の印加が遮断されると透過率が低くなる、いわゆる、ノーマリーブラック方式の特性を有する液晶シャッターである。この場合、シャッター３０は、電圧が印加された状態で光を透過し、電圧が印加されない状態で光を遮断する。この他、シャッター３０は、電圧が印加されていない状態では透過率が最大となり、電圧が印加されると透過率が低くなる、いわゆる、ノーマリーホワイト方式の特性を有する液晶シャッターであっても良い。また、シャッター３０は、高速で開閉可能であれば、さらに他の方式のシャッターであっても良い。シャッター３０は、シャッター駆動回路６２からの駆動信号によって、開閉状態が切り替えられる。

イメージセンサ４０は、ＣＭＯＳイメージセンサである。イメージセンサ４０は、カラー画像を生成可能なカラーのイメージセンサである。イメージセンサ４０は、受光面上の各画素に対応する位置に、それぞれフォトダイオードを有する。また、イメージセンサは、赤、青および緑の光をそれぞれ受光する画素に対応する位置に、赤、青および緑の光をフィルタリングするためのカラーフィルタが配置されている。イメージセンサ４０は、ラインごとに、フォトダイオードに対する電荷の蓄積と出力が行われるよう撮像信号処理回路６１によって制御される。なお、イメージセンサ４０が、白黒のイメージセンサであってもよい。

フィルタ５０は、レンズ１０で集光された光から赤外の波長帯域の光を除去する。切替機構５１は、レンズ１０によりイメージセンサ４０に取り込まれる光の光路に対してフィルタ５０を挿脱させる。切替機構５１は、フィルタ駆動回路６３からの駆動信号に応じて、フィルタ５０の挿脱を切り替える。

ＬＥＤ駆動回路６５は、制御部６７からの制御に応じて、発光ダイオード１０１を点灯または消灯させる。検出信号処理回路６６は、照度センサ１０２からの検出信号に対して増幅およびＡ／Ｄ変換等の処理を行い、処理後の信号を制御部６７に出力する。

制御部６７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路を備え、記憶部６８に保持されたプログラムに従って各部を制御する。記憶部６８は、制御用のプログラムを保持する他、制御部６７による制御の際のワーク領域としても利用される。記憶部６８に保持されたプログラムによって、制御部６７は、撮像信号処理回路６１と、シャッター駆動回路６２と、フィルタ駆動回路６３と、アイリス駆動回路６４と、ＬＥＤ駆動回路６５とを制御する。

通信部６９は、図１（ａ）に示す外部装置２と通信を行う。電源回路７０は、商用交流電源に接続され、商用交流電源から供給された電力を調整して撮像装置１内の各部に供給する。

図３は、イメージセンサ４０の構成を模式的に示す図である。便宜上、図３には、９つの画素に対応する部分の構成が示されているが、実際には、同様の構成が縦方向と横方向に所定の画素数に対応して配置されている。

イメージセンサ４０は、各画素に対応する位置にフォトダイオード４０ａを有する。フォトダイオード４０ａは、光を受光すると、受光光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は、増幅器４０ｂによって電圧に変換され、増幅される。増幅された電圧は、スイッチ４０ｃがＯＮにされると、ラインＬ毎に垂直信号線４０ｄに伝送される。伝送された電圧は、垂直信号線４０ｄごとに配置されている列回路４０ｅにより一時的に保管される。保管された電圧は、列選択スイッチ４０ｆがＯＮにされると、水平信号線４０ｇに送られる。そして、水平信号線４０ｇに送られた電圧は、撮像信号処理回路６１に送られる。このように、イメージセンサ４０では、ラインＬ毎に電圧信号が送信される。

また、イメージセンサ４０は、ラインＬごとに、フォトダイオード４０ａに対する電荷の蓄積が行われるよう制御される。つまり、１つのラインＬ上のフォトダイオード４０ａが、所定の期間、電荷の蓄積が可能な状態に設定され、この期間が経過すると、このラインＬ上の各フォトダイオード４０ａに生じた電荷が出力される。この制御が、最上段のラインＬから最下段のラインＬに向かって順番に行われる。ラインＬが電荷の蓄積が可能な状態にあるときに、ラインＬ上のフォトダイオード４０ａに光が照射されると、照射された光の光量に応じた電荷が、当該ライン上の各フォトダイオード４０ａに蓄積される。こうして蓄積された電荷が、上記のようにラインＬ毎に読み出され、電圧信号に変換されて、撮像信号処理回路６１に出力される。

以下、各ラインが電荷の蓄積が可能な状態に設定される期間のことを「電荷蓄積期間」と称する。

図２に戻り、撮像信号処理回路６１は、イメージセンサ４０上の各ラインを順番に電荷蓄積期間に設定し、ライン毎に、電荷の読み出しを行う。撮像信号処理回路６１は、Ａ／Ｄ変換回路を備え、水平信号線４０ｇ（図３参照）を介してイメージセンサ４０から供給されるライン毎の電圧信号をデジタル信号に変換して、制御部６７に出力する。制御部６７は、撮像信号処理回路６１から供給されたデジタル信号（映像信号）を記憶部６８に記憶させる。こうして、撮像信号処理回路６１から出力された全ライン分（１フレーム分）の映像信号から１枚の撮像画像が構成される。

図４（ａ）〜（ｃ）は、イメージセンサ４０の電荷の読み出し制御を説明する図である。図４（ａ）は、通常の速度で各ラインから電荷の読み出しを行う場合の制御（以下、「通常モード」という）を模式的に示す図であり、図４（ｂ）は、高速で各ラインから電荷の読み出しを行う場合の制御（以下、「高速モード」という）を模式的に示す図である。また、図４（ｃ）は、低速で各ラインから電荷の読み出しを行う場合の制御（以下、「低速モード」という）を模式的に示す図である。

図４（ａ）〜（ｃ）の左側には、イメージセンサ４０の受光面と各ラインＬが模式的に示されている。ここでは、最上段のラインＬがＬ０とされ、最下段のラインがＬｎとされている。また、図４（ａ）〜（ｃ）の右側には、各ラインに対する制御タイミングが模式的に示されている。

図４（ａ）を参照して、通常モードでは、最上段のラインＬ０に対する制御がタイミングｔ１で開始され、タイミングｔ２で終了する。１段下のラインＬ２に対する制御は、タイミングｔ１よりも所定時間だけ遅れて開始される。こうして、ラインＬが下段へと変わる毎に開始タイミングが所定時間ずつ遅れながら、各ラインに対する制御が順番に行われる。最下段のラインＬｎの開始タイミングは、タイミングｔ１からΔｔ遅れたタイミングｔ２となる。

最上段のラインＬ０では、タイミングｔ１からタイミングｔ２の間に電荷が蓄積される。たとえば、タイミングｔ１からタイミングｔ２の間の期間Δｔの全てが電荷蓄積期間とされる。他のラインＬに対しても、同様に電荷蓄積期間が設定される。タイミングｔ１から期間Δｔが経過したタイミングｔ２において、最上段のラインＬ０に対する電荷の読み出しが実行される。

２段目のラインＬ１については、タイミングｔ１から所定の時間遅れたタイミングで電荷の蓄積が開始され、タイミングｔ２から所定の時間遅れたタイミングで電荷の読み出しが実行される。こうして、ラインＬが変わる毎に、電荷蓄積の開始タイミングが所定時間ずつ遅れ、電荷読み出しの実行タイミングも所定時間ずつ遅れる。最下段のラインＬｎに対する電荷蓄積の開始タイミングは、タイミングｔ１からΔｔ遅れたタイミングｔ２となり、電荷読み出しの実行タイミングは、タイミングｔ２からΔｔ遅れたタイミングｔ３となる。

このように、通常モードでは、最上段のラインＬ０に対する電荷蓄積の終了タイミングが、最下段のラインＬｎに対する電荷蓄積の開始タイミングとなる。このため、通常モードでは、全てのラインの電荷蓄積期間が重なり合う期間が生じることはない。

図４（ｂ）を参照して、高速モードでは、各ラインＬに対する電荷の読み出し速度が高められることにより、ラインＬ間の制御開始タイミングのズレ量が通常モードに比べて短縮される。図４（ｂ）の例では、ラインＬ間の制御開始タイミングのズレ量が通常モードに比べて半分に低減されている。このため、最下段のラインＬｎに対する制御の開始タイミングは、最上段のラインＬ０に対する制御の開始タイミングｔ１からΔｔ／２だけ遅れるに留まる。

各ラインＬに対する電荷の読み出し速度は、各ラインの電荷信号を標本化（Ａ／Ｄ変換）する際のビット数を、通常モード時のビット数よりも削減することにより、高速化される。この処理は、図２の制御部６７による制御のもと、撮像信号処理回路６１によって行われる。高速モードでは、このように標本化ビット数が削減されるため、通常モードに比べて、若干、撮像画像の画質が劣化する。しかし、この劣化は、監視カメラ等の用途では、視認性に特に問題がない程度のものである。または、イメージセンサ４０および撮像信号処理回路６１の改善、高速化により、同等の標本化ビット数にとどめることも可能である。

このように、イメージセンサ４０に対する制御モードを高速モードに設定することにより、図４（ｂ）に示すように、全てのラインの電荷蓄積期間が互いに重なり合う重複蓄積期間が生じる。そして、この重複蓄積期間にシャッター３０を開放して露光を行うことにより、各ラインＬに、同じタイミングで目標領域からの光が照射され、全てのラインＬ上のフォトダイオード４０ａに、同じタイミングおよび露光量で、電荷が蓄積されるようになる。このため、高速で移動する被写体の撮像画像に歪みが生じることを抑制できる。つまり、ローリングシャッター現象が抑制され、イメージセンサ４０を用いたグローバルシャッター機能が実現される。

本実施形態では、イメージセンサ４０の制御モードが、高速モードに設定される。そして、重複蓄積期間においてシャッター３０が開放されて、目標領域からの光がイメージセンサ４０に導かれる。

なお、イメージセンサ４０の制御モードを低速モードに設定することによって重複蓄積期間が生成されても良い。図４（ｃ）に示すように、低速モードでは、各ラインの撮像期間が通常モードの２倍、すなわち２Δｔに設定される。この場合も、シャッター３０は、重複蓄積期間に開放される。これによっても、高速モードの場合と同様、高速で移動する被写体の撮像画像に歪みが生じることを抑制できる。

図５（ａ）、（ｂ）は、切替機構５１の構成を模式的に示す図である。

切替機構５１は、ベース５１０と、移動板５２０と、モータ５３０と、レバー５４０とを備える。

ベース５１０は、左右の端部に、それぞれ、断面がＬ字状の２つのガイド５１１を備えている。２つのガイド５１１は、移動板５２０の上面と側面に接するように、それぞれ、移動板５２０の左右の端部に係合している。これにより、移動板５２０が、長手方向に移動可能に、ベース５１０に支持されている。ベース５１０には、貫通口５１２が形成されている。

移動板５２０は、薄板状の部材からなっている。移動板５２０には、長手方向に並ぶ２つの開口５２１、５２２が形成されている。開口５２１には、図２に示すフィルタ５０が装着されている。開口５２２には、光路長を揃えるために、ガラス板などの透明な板が装着されている。図５（ａ）の状態では、ベース５１０の貫通口５１２の位置に、開口５２１が位置付けられている。移動板５２０には、右方向に突出した鍔部５２０ａが形成されている。この鍔部５２０ａに、横方向に延びる長孔５２３が形成されている。

レバー５４０は、一方の端部がモータ５３０の駆動軸５３１に固着されている。モータ５３０が駆動されると、レバー５４０が、図５（ａ）、（ｂ）において、時計方向または反時計方向に回転する。レバー５４０の他方の端部の上面にピン５４１が形成され、このピン５４１が、鍔部５２０ａの裏側から長孔５２３に挿入されている。モータ５３０は、ステッピングモータである。

ベース５１０に形成された貫通口５１２は、図２に示すレンズ１０で集光された光の光路となっている。したがって、図５（ａ）の状態では、フィルタ５０が光路に挿入されている。モータ５３０が駆動されてレバー５４０が反時計方向に回転すると、ピン５４１が長孔５２３を押して、移動板５２０がスライドする。図５（ｂ）の位置まで移動板５２０がスライドすると、開口５２２が貫通口５１２の位置に位置付けられる。こうして、フィルタ５０が光路から外されて、光路が開放される。

図２のフィルタ駆動回路６３は、制御部６７からの制御により、モータ５３０を駆動して、移動板５２０を図５（ａ）の位置と図５（ｂ）の位置の何れか一方に位置付ける。これにより、レンズ１０で集光された光の光路に対して、フィルタ５０が挿脱される。

図６は、フィルタ５０と発光ダイオード１０１の制御を示すフローチャートである。

撮像動作が開始すると、制御部６７は、照度センサ１０２によって検出された照度が所定の閾値より小さいか否かを判定する（Ｓ１１）。

夜間や夕方等、日照が弱く目標領域の照度が低い場合は、ステップＳ１１の判定がＹＥＳとなる。ステップＳ１１の判定がＹＥＳの場合、制御部６７は、全ての発光ダイオード１０１を点灯させ（Ｓ１２）、さらに、切替機構５１を制御して、レンズ１０で集光された光の光路からフィルタ５０を退避させる（Ｓ１３）。

他方、日中等、日照が強く目標領域の照度が高い場合は、ステップＳ１１の判定がＮＯとなる。ステップＳ１１の判定がＮＯの場合、制御部６７は、全ての発光ダイオード１０１を消灯させ（Ｓ１４）、さらに、切替機構５１を制御して、レンズ１０で集光された光の光路にフィルタ５０を挿入する（Ｓ１５）。制御部６７は、撮像動作が終了するまで（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を繰り返す。

ところで、本実施形態では、目標領域に照射する赤外光によって、コントラストの高い撮像画像が取得可能なように、発光ダイオード１０１の発光スペクトルが調整されている。より詳細には、図１（ｃ）に示す複数の発光ダイオード１０１が、発光強度がピークとなるピーク波長が互いに異なり、且つ、それぞれのピーク波長が赤外の波長帯域に含まれる３種類の発光ダイオードの組み合わせから構成されている。

以下、各発光ダイオード１０１の発光スペクトルについて説明する。

＜実施例１＞
図７（ａ）は、比較例および実施例１に係るイメージセンサ４０の分光感度特性を示す図である。

実施例１では、イメージセンサ４０として、Ｐ型シリコン基板を用いたＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。図７（ａ）には、比較例として、Ｎ型シリコン基板を用いたイメージセンサの分光感度特性が併せて示されている。図７（ａ）に示すように、実施例１のようにＰ型シリコン基板をイメージセンサ４０の基板として用いると、Ｎ型のシリコン基板を用いた場合（比較例）に比べて、近赤外帯域の感度を高くできるため、感度のピークを赤外波長帯域側にシフトさせることができる。

図７（ｂ）は、実施例１に係るイメージセンサ４０に配置されたカラーフィルタの分光透過率特性を示す図である。図７（ｂ）中のＲ、Ｇ、Ｂは、それぞれ、赤、緑、青の光を受光する画素に対応するカラーフィルタの分光透過率特性を示している。図７（ｂ）に示すように、各色のカラーフィルタは、当該色の波長帯域において透過率が高くなるように設定されている。また、各色のカラーフィルタは、何れも、波長が８２０ｎｍ付近を超えると透過率が高く維持されている。

図７（ｃ）は、実施例１に係るフィルタ５０の分光透過率特性の例を示す図である。図７（ｃ）に示すように、フィルタ５０は、波長が６３０ｎｍ付近を超えると透過率が急激に低下し、波長７００ｎｍ付近で透過率が略ゼロになる。波長が７００ｎｍ付近を超えると、フィルタ５０の透過率が略ゼロに維持される。

図７（ｄ）は、実施例１に係る３種類の発光ダイオード１０１の発光スペクトルを示す図である。

図７（ｄ）には、３種類の発光ダイオード１０１の発光スペクトルＳ１〜Ｓ３が、それぞれ示されている。また、人の可視光帯域の上限Ａ１が示されている。一般に、人の可視光帯域の上限は、７００ｎｍ程度であると言われている。したがって、実施例１では、人の可視光帯域の上限Ａ１が、７００ｎｍに設定されている。図７（ｄ）に示すように、それぞれの発光スペクトルＳ１〜Ｓ３は、人の可視光帯域の上限Ａ１に掛からないように設定されている。

図８は、実施例１に係る３種類の発光ダイオード１０１の発光スペクトルを拡大して示す図である。

図８において、Ｐ１〜Ｐ３は、それぞれ、発光スペクトルＳ１〜Ｓ３がピークとなる位置の波長（ピーク波長）である。３種類の発光ダイオード１０１は、ピーク波長Ｐ１〜Ｐ３が互いに異なり、且つ、それぞれのピーク波長Ｐ１〜Ｐ３が赤外の波長帯域（波長７００ｎｍ以上の帯域）に含まれている。

このように、波長帯域が異なる３種類の発光ダイオード１０１を撮像装置１に配置することにより、目標領域に照射される光の波長の幅を広げることができる。これにより、赤外光に対する分光反射率特性が被写体を構成する物質によって異なっていても、各物質に適する波長の光が各物質に対して照射されやすくなる。たとえば、被写体が波長８１０ｎｍにおいて高反射率となる物質よって構成されている場合、３種の発光ダイオード１０１のうち、発光スペクトルＳ１の発光ダイオード１０１からの光により、被写体からの高い反射光を得ることができる。これにより、夜間等、照度が低い状況下においても、３種の発光ダイオード１０１から異なる波長帯域の光を目標領域に照射することにより、高いコントラストで撮像画像を取得することができる。

加えて、３種の発光ダイオード１０１は、何れも、発光スペクトルの短波長側の裾の部分が人の可視光帯域の上限Ａ１に掛からないよう設定されている。このため、夜間等、照度が低い状況下で発光ダイオード１０１が点灯されたとしても、目標領域に居る人に発光ダイオード１０１からの光が認識されることが略起こり得ない。よって、撮像装置１が監視目的で使用された場合であっても、発光ダイオード１０１の点灯によりそこに撮像装置１があると人が感知することを、防止することができる。

なお、上記のように、イメージセンサ４０がカラーのＣＭＯＳイメージセンサである場合、たとえば、図７（ｂ）に示すように、各色のカラーフィルタの透過率が設定される。このため、３種の発光ダイオード１０１の発光スペクトルＳ１〜Ｓ３をそれぞれ図７（ｄ）のように設定すると、発光スペクトルＳ２のピークよりも短波長側では、青と緑のカラーフィルタの透過率が最大値よりも低くなる。このため、発光スペクトルＳ２のピークよりも低波長側の光が、青と緑のカラーフィルタでフィルタリングされて、有効に利用されないことが起こり得る。

これを避けるため、カラーフィルタの分光透過率は、３種の発光ダイオード１０１の発光スペクトルＳ１〜Ｓ３の全波長帯域において、高く維持されるように調整されることが好ましい。すなわち、図７（ｂ）に示す範囲Ｗ１が発光ダイオード１０１の発光スペクトルＳ２の全波長帯域を含むように、範囲Ｗ１の短波長側の境界が発光ダイオード１０１の発光スペクトルＳ２の下限の波長付近（たとえば７５０ｎｍ付近）に設定されることが好ましい。このようにカラーフィルタの分光透過率を設定したとしても、図７（ｃ）に示すように、フィルタ５０の分光透過率が７００ｎｍ付近でゼロに収束するため、赤の波長帯域よりも長波長側の近赤外の光は、フィルタ５０によって除去される。よって、日中等、照度が高い環境下で目標領域を撮像する場合に、可視光以外の赤外光がイメージセンサ４０の各画素に入射することが抑止される。

なお、白黒のＣＭＯＳイメージセンサにはカラーフィルタが含まれていないため、イメージセンサ４０として白黒のＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合は、上記制約がなくなる。したがって、イメージセンサ４０として白黒のＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合は、イメージセンサ４０の分光感度特性のピーク波長に近づくように、発光ダイオード１０１の発光スペクトルＳ１〜Ｓ３を設定すればよい。この場合も、発光スペクトルＳ１〜Ｓ３は、なるべく、短波長側の裾の部分が可視光帯域の上限Ａ１に掛からないように設定することが好ましい。

＜実施例２＞
人の可視光帯域の上限は、一般に、７００ｎｍ程度であると言われているが、文献等によれば、人の可視光帯域の上限が７８０ｎｍ程度であるとされる場合もある。実施例２では、人の可視光帯域の上限が７８０ｎｍ程度であるとして、３種類の発光ダイオード１０１の発光スペクトルＳ１〜Ｓ３が設定されている。

この場合、３種類の発光ダイオード１０１の発光スペクトルＳ１〜Ｓ３は、図９のように変更される。図９において、Ａ２は、人の可視光帯域の上限である７８０ｎｍである。Ｐ１〜Ｐ３は、それぞれ、発光スペクトルＳ１〜Ｓ３がピークとなる位置の波長（ピーク波長）である。

この場合も、図８の場合と同様、目標領域に照射される光の波長の幅を広げることができ、赤外光に対する分光反射率特性が被写体を構成する物質によって異なっていても、各物質に適する波長の光が各物質に対して照射されやすくなる。

なお、図９の場合は、発光スペクトルＳ２の短波長側の裾の部分が人の可視光帯域の上限Ａ２にやや掛かっている。しかし、可視光帯域の上限Ａ２における発光ダイオード１０１の強度はピーク値の５％程度であるため、上限Ａ２に掛かる裾の部分の光の強度は、略ゼロか極めて微弱なものとなる。このため、夜間等、照度が低い状況下で発光スペクトルＳ２の発光ダイオード１０１が点灯されたとしても、目標領域に居る人に発光ダイオード１０１からの光が認識されることが略起こり得ない。よって、撮像装置１が監視目的で使用された場合であっても、発光ダイオード１０１の点灯によりそこに撮像装置１があると人が感知することを、防止することができる。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。

波長帯域が異なる３種の光が３種の発光ダイオード１０１から目標領域に照射される。このため、赤外光に対する分光反射率特性が被写体を構成する物質によって異なっていても、各物質において反射率が高い波長の光が各物質に対して照射されやすくなる。よって、夜間等、照度が低い状況下においても、照明光源（３種の発光ダイオード１０１）から目標領域に光を照射することにより、視認性の良い高いコントラストの撮像画像を取得することができる。

３種の発光ダイオード１０１は、少なくとも、ピーク値の５％の発光強度となる短波長側の波長が可視光帯域の上限（Ａ１またはＡ２）以上となるように、発光スペクトルＳ１〜Ｓ３が設定されている。このため、可視光帯域の上限（Ａ１またはＡ２）に発光スペクトルＳ１〜Ｓ３の裾の部分が掛かったとしても、その部分の光の強度は略ゼロか極めて微弱なものとなる。したがって、夜間等、照度が低い状況下で発光ダイオード１０１が点灯されたとしても、目標領域に居る人に発光ダイオード１０１からの光が認識されることが略起こり得ない。よって、撮像装置１が監視目的で使用された場合であっても、発光ダイオード１０１の点灯によりそこに撮像装置１があると人が感知することを、防止することができる。

本実施形態では、イメージセンサ４０として、Ｐ型シリコン基板のＣＭＯＳイメージセンサを用いたため、図７（ａ）および図８に示すように、イメージセンサ４０がＮ型シリコン基板のＣＭＯＳイメージセンサである場合に比べて、イメージセンサ４０の近赤外域の感度が高くなり、分光感度特性のピークはより長波長側にシフトする。このため、３種の発光ダイオード１０１からの赤外光に対するイメージセンサ４０の感度を高めることができ、３種の発光ダイオード１０１が点灯された場合の撮像装置１の撮像距離をより長くすることができる。

また、イメージセンサ４０が、カラー画像を生成可能なカラーのイメージセンサであるため、日中等、照度が高い状況下においては、カラー画像で目標領域を撮像でき、夜間等、照度が低い状況下においては、発光ダイオード１０１からの赤外光を用いて白黒画像で目標領域を撮像できる。

また、照度センサ１０２により検出された照度が所定の閾値に満たない場合に、フィルタ５０をレンズ１０の光路から待避させるとともに、発光ダイオード１０１を点灯させ、照度センサ１０２により検出された照度が閾値以上の場合に、フィルタ５０をレンズ１０光路に挿入するとともに、発光ダイオード１０１を消灯させる構成であるため、日中等、照度が高い状況下においては、赤外光の影響をフィルタ５０で除去した高品質のカラー画像で目標領域を撮像でき、夜間等、照度が低い状況下においては、発光ダイオード１０１からの赤外光を用いて白黒画像で目標領域を撮像できる。

＜変更例＞
上記実施例１では、図７（ｄ）および図８に示すように、３種の発光ダイオード１０１の発光スペクトルＳ１〜Ｓ３が、何れも、人の可視光帯域の上限Ａ１に掛からないように設定されたが、たとえば、発光スペクトルＳ２の短波長側の裾の部分が可視光帯域の上限Ａ１に掛かるように、発光スペクトルＳ１〜Ｓ３が短波長側にシフトされてもよい。ただし、この場合も、発光スペクトルＳ２は、ピーク値の５％の発光強度となる短波長側の波長が可視光帯域の上限Ａ１以上となるように設定されることが好ましい。これにより、可視光帯域の上限Ａ１に掛かった部分の光の強度は略ゼロか極めて微弱なものとなるため、夜間等、照度が低い状況下で発光ダイオード１０１が点灯されたとしても、目標領域に居る人に発光ダイオード１０１からの光が認識されることが略起こり得ない。よって、撮像装置１が監視目的で使用された場合であっても、発光ダイオード１０１の点灯によりそこに撮像装置１があると人が感知することを、防止することができる。

また、上記実施例２では、図９に示すように、発光スペクトルＳ２の短波長側の裾の部分が人の可視光帯域の上限Ａ２に掛かっているが、発光スペクトルＳ２の短波長側の裾の部分が可視光帯域の上限Ａ２に掛からないように、発光スペクトルＳ１〜Ｓ３が長波長側にシフトされてもよい。

また、３種の発光ダイオード１０１から目標領域に照射される光の強度は、必ずしも、互いに同じでなくともよく、一の種類の発光ダイオード１０１から目標領域に照射される光の強度が、他の種類の発光ダイオード１０１から目標領域に照射される光の強度よりも高く設定されてもよい。

たとえば、ピーク波長がイメージセンサ４０の分光感度特性のピークの波長に近接する発光ダイオード１０１（図８、図９の場合は、発光スペクトルＳ２の発光ダイオード１０１）から目標領域に照射される光の強度が、他の２つの発光ダイオード１０１（図８、図９の場合は、発光スペクトルＳ１、Ｓ３の発光ダイオード１０１）から目標領域に照射される光の強度よりも高く設定されてもよい。こうすることにより、イメージセンサ４０の分光感度が高い波長帯域の照明光の強度が高められるため、全ての発光ダイオード１０１の発光強度が一律に同じである場合に比べて、撮像装置１の撮影有効距離を長くすることができる。

あるいは、ピーク波長がイメージセンサ４０の分光感度特性のピークの波長から離れた発光ダイオード１０１（図８、図９の場合は、発光スペクトルＳ３の発光ダイオード１０１）から目標領域に照射される光の強度が、他の２つの発光ダイオード１０１（図８、図９の場合は、発光スペクトルＳ１、Ｓ２の発光ダイオード１０１）から目標領域に照射される光の強度よりも高く設定されてもよい。こうすることにより、イメージセンサ４０の分光感度が低い波長帯域の照明光の強度が高められるため、全ての発光ダイオード１０１の発光強度が一律に同じである場合に比べて、発光スペクトルＳ３の波長帯域で特徴ある分光反射率特性を持つ被写体に対して、視認性の良いコントラストの高い画像を得やすくなる。このように、さまざまな被写体に対して、容易に最適な照明光を得ることが可能となる。

上記実施形態では、３種の発光ダイオード１０１が撮像装置１に設置されたが、発光ダイオード１０１の種類（波長帯域）は、必ずしも３種類に限定されるものではなく、２種類または４種類以上であってもよい。発光ダイオード１０１の種類（波長帯域）を増やすほど、目標領域に照射される光の波長の幅を広げることができ、被写体を構成する種々の物質の分光反射率特性に幅広く対応することが可能となり、視認性の高いコントラストのある画像を得やすくなる。

なお、各種類の発光ダイオード１０１の数は、必ずしも、種類間で互いに同じでなくてもよく、一の種類の発光ダイオード１０１の数が、他の種類の発光ダイオード１０１の数よりも多くてもよい。このように発光ダイオード１０１の数を波長帯域ごとに変えることにより、目標領域に対する一の波長帯域の光の強度と他の波長帯域の光の強度とを互いに相違させてもよい。

また、イメージセンサ４０の分光感度特性は、必ずしも図７（ａ）、図８および図９に示したものに限定されるものではなく、他の特性であってもよい。また、カラーフィルタの分光透過率特性およびフィルタ５０の分光透過率特性も、必ずしも図７（ｂ）および図７（ｃ）に示したものに限定されるものではなく、他の特性であってもよい。

また、切替機構５１の構成は、必ずしも図５（ａ）、（ｂ）に示した構成に限定されるものではなく、たとえば、ギアを用いて移動板５２０を移動させる構成であってもよい。また、フィルタ５０を省略してもよい。

また、発光ダイオード１０１の数および配置は、必ずしも図１（ｃ）に示したものに限定されるものではなく、他の数および配置で、発光ダイオード１０１が撮像装置１に配置されてもよい。

また、上記実施形態では、無線通信によって、撮像装置１が外部装置２に送信されたが、有線通信によって、撮像装置１が外部装置２に送信されてもよい。あるいは、撮像装置１に装着されたメモリカードに撮像画像を記録しておき、このメモリカードを撮像装置１から取り外して外部装置２に装着することで、撮像画像を外部装置２に取り込むようにしてもよい。

また、上記実施形態では、撮像装置１が建物等の外壁や屋上の構造物、電柱等に設置されたが、撮像装置１の設置場所はこれに限定されるものではない。たとえば、交通標識に撮像装置１が設置されてもよく、あるいは、街灯等に撮像装置１の構成が一体的に含められても良い。

なお、上記実施の形態では、図６のステップＳ１２において、全ての発光ダイオード１０１が点灯されたが、撮像装置１を設置する場所等、撮像装置１の使用状態によっては、３種の発光ダイオード１０１の全てを点灯させるよりも所定の種類の発光ダイオード１０１のみを点灯させた方が、消費電力を抑制しつつ監視に適した撮像画像を取得できる場合が想定され得る。たとえば、設置位置から比較的近い場所で照明光強度もさほど必要ない場所を撮像する場合は、イメージセンサ４０の感度がより高い波長帯域の発光ダイオード１０１のみを点灯させた方が、全ての発光ダイオード１０１を点灯させる場合よりも、より監視に適した撮像画像を取得できる場合があり得る。この点を考慮して、ユーザが、どの種類の発光ダイオード１０１を点灯させるかを適宜設定できるようにしてもよい。

この場合、図６のフローチャートは、たとえば、図１０のように変更され得る。図１０のフローチャートでは、図６に比べて、ステップＳ１２が除かれ、代わりに、ステップＳ２１〜Ｓ２３が追加されている。ステップＳ２１では、点灯させる発光ダイオード１０１の種類がユーザにより設定されているか否かが判定される。ステップＳ２１の判定がＮＯであれば、全ての発光ダイオード１０１が点灯される（Ｓ２２）。ステップＳ２１の判定がＹＥＳであれば、設定された発光ダイオード１０１のみが点灯される（Ｓ２３）。

なお、ステップＳ２３において点灯される発光ダイオード１０１の総強度が、ステップＳ２２において点灯される全ての発光ダイオード１０１の総強度と異なるように設定されてもよい。

この変更例のように、点灯する発光ダイオード１０１をユーザが適宜設定できるようにすることにより、撮像装置１を設置する場所等、撮像装置１の使用状態に応じて最適な種類の波長の光を目標領域に照射でき、より監視に適した撮像画像を取得することができるようになる。

この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１ … 撮像装置
１０ … レンズ
４０ … イメージセンサ
５０ … フィルタ
５１ … 切替機構
１０１ … 発光ダイオード（照明光源）
１０２ … 照度センサ（検出器）

Claims (6)

1. イメージセンサと、
   目標領域からの光を前記イメージセンサに結像させるレンズと、
   前記目標領域を照明する照明光源と、を備え、
   前記照明光源は、発光強度がピークとなるピーク波長が互いに異なり、且つ、それぞれのピーク波長が赤外の波長帯域に含まれる複数種類の発光ダイオードを備える、
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記複数の発光ダイオードは、それぞれ、ピーク値の５％の発光強度となる短波長側の波長が可視光帯域の上限以上となるように、発光スペクトルが設定されている、
   ことを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
   前記イメージセンサは、Ｐ型シリコン基板のＣＭＯＳイメージセンサである、ことを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の撮像装置において、
   前記イメージセンサは、カラー画像を生成可能なカラーのイメージセンサである、ことを特徴とする撮像装置。
5. 請求項４に記載の撮像装置において、
   目標領域の照度を検出する検出器と、
   赤外光を除去するフィルタと、
   前記レンズにより前記イメージセンサに取り込まれる光の光路に対して前記フィルタを挿脱させる切替機構と、を備え、
   前記検出器により検出された前記照度が所定の閾値に満たない場合に、前記フィルタを前記光路から待避させるとともに、前記発光ダイオードを点灯させ、
   前記検出器により検出された前記照度が前記閾値以上の場合に、前記フィルタを前記光路に挿入するとともに、前記発光ダイオードを消灯させる、ことを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置により撮像された撮像画像を、前記撮像装置から通信により取得する外部装置と、を備える画像管理システム。

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