JP2017225073A - 撮像装置とその制御方法、プログラム及び撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】撮影光路に対する赤外カットフィルタの挿抜状態を環境光の変化による影響を受けることなく正しく検知することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１００は、撮像光学系１０１、撮像素子１０３、撮像素子１０３から出力される画像信号を画像データに変換する画像処理部１０４、撮像素子１０３に入射する光に含まれる赤外光を遮断する赤外カットフィルタ１０２、赤外カットフィルタ１０２を撮影光路に対して挿抜するフィルタ駆動部１０６、赤外光を撮影範囲に照射する赤外照明１０８、赤外照明１０８を所定の発光パターンで発光させたときに得られる画像データから赤外光の信号強度を検知する検知部１０５を備える。検知部１０５は更に、検知した赤外光の信号強度に基づき赤外カットフィルタ１０２が撮影光路に挿入されているか否かを判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置とその制御方法、プログラム及び撮像システムに関し、特に、撮影光路に対する赤外カットフィルタの挿抜状態を正しく検知する技術に関する。

監視用カメラ等の撮像装置には、赤外領域にも感度を有する撮像素子が広く用いられており、環境光に応じて赤外光の受光と遮光を制御することができるように撮影光路に対する赤外カットフィルタの挿抜が可能な構成を有するものが知られている。赤外カットフィルタを有する撮像装置では、被写体照度が高い（被写体が明るい）環境では、赤外カットフィルタを撮影光路に挿入して赤外光を遮光することにより、適切な色情報を取得することができるように制御が行われる。一方、被写体照度が低い（被写体が暗い）環境では、被写体をより鮮明に捉えるために感度が優先され、より多くの光が撮像素子に入射するように赤外カットフィルタを撮影光路から抜去するように制御が行われる。

また、赤外カットフィルタを有する撮像装置では、一般的に、赤外カットフィルタを撮影光路に対して挿抜する駆動部の故障によって赤外カットフィルタの挿抜動作が正常に行われなくなったことを、フォトインタラプタ等のセンサにより検知している。しかし、赤外カットフィルタの挿抜を検知するセンサを設けることは撮像装置のコストアップにつながるため、センサを追加することなく赤外カットフィルタの撮影光路に対する挿抜が正しく行われているか否かを検知する方法が求められている。

このような要求に対して、特許文献１には、撮影した画像信号から推定される被写体照度を算出し、算出した被写体照度に基づいて赤外カットフィルタの挿抜を制御する撮像装置が記載されている。また、特許文献２には、赤外カットフィルタを撮影光路内に配置した状態で撮影した画像信号に基づいて輝度信号と色差信号との比を算出し、算出した比の変化量に基づいて赤外カットフィルタの駆動部（フィルタ移動手段）を制御する撮像装置が記載されている。

特開２００７−２０２０３４号公報 特許第４８９５３８５号公報

しかしながら、上記特許文献に記載された技術では、撮像装置の周囲の照明等が変動する環境下において、撮影光路に対する赤外カットフィルタの挿抜状態を正しく検知することができない場合がある。例えば、特許文献１に記載された技術では、赤外カットフィルタの挿抜によって画像信号が変化した場合と環境光の変化によって画像信号が変化した場合との区別が容易ではない。また、特許文献２に記載された技術では、赤外カットフィルタの挿抜によって輝度信号と色差信号の比が変化した場合と環境光の変化によって輝度信号と色差信号の比が変化した場合との区別が容易でない。

本発明は、撮影光路に対する赤外カットフィルタの挿抜状態を環境光の変化による影響を受けることなく正しく検知することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、撮像光学系と、被写体から前記撮像光学系を通して入射した光の像を画像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力される画像信号を画像データに変換する画像処理部と、前記撮像素子よりも前記被写体の側に配置され、前記撮像素子に入射する光に含まれる赤外光を遮断する赤外カットフィルタと、前記赤外カットフィルタを前記撮像光学系の撮影光路に対して挿抜するフィルタ駆動手段と、赤外光を前記撮像光学系による撮影範囲に照射する赤外照明手段と、前記赤外照明手段を所定の発光パターンで発光させたときに得られる画像データから赤外光の信号強度を検知する検知手段と、前記検知手段が検知した赤外光の信号強度に基づき、前記赤外カットフィルタが前記撮影光路に挿入されているかまたは前記撮影光路から抜去されているかを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る撮像装置によれば、環境光の変化による影響を受けることなく、撮影光路に対する赤外カットフィルタの挿抜状態を正しく検知することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置の基本構成を示すブロック図である。 撮像装置での動作制御を説明するフローチャートである。 撮像装置が有する赤外照明での第１の発光パターンと、第１の発光パターンでの発光時における赤外光の信号強度の検知結果を説明する図である。 第１の発光パターンを用いた場合に赤外カットフィルタの状態を判断するフレームを模式的に示す図である。 図４の各場合に検知される赤外光の信号強度の変化を示す図である。 撮像装置が有する赤外照明での第２の発光パターンを説明する図である。 第２の発光パターンを用いた場合に赤外カットフィルタの状態を判断するフレームを模式的に示す図である。 図７の各場合に検知される赤外光の信号強度の変化を示す図である。 撮像装置が有する赤外照明での第３の発光パターンと、赤外カットフィルタの挿抜状態に応じて検知される赤外光の信号強度の変化を示す図である。 面内フリッカを発生させて撮影される画像データを模式的に示す図である。 面内フリッカが赤外カットフィルタにより遮光された場合に撮影される別の画像データを模式的に示す図である。 図１０及び図１１の撮影画像の赤外光の信号強度パターンを示す図である。 照度センサを備える撮像装置の基本構成を示すブロック図である。 図１３の撮像装置での動作制御を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る撮像装置として、所謂、監視カメラを取り上げることとするが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１００の基本構成を示すブロック図である。撮像装置１００は、撮像光学系１０１、赤外カットフィルタ１０２（以下「ＩＲＣＦ１０２」と記す）、撮像素子１０３、画像処理部１０４、検知部１０５、フィルタ駆動部１０６、システム制御部１０７及び赤外照明手段を備える。赤外照明手段は、赤外照明１０８及び照明制御部１０９を備える。

不図示の被写体から撮像光学系１０１を通して入射した光は、撮像素子１０３に結像する。撮像素子１０３は、光電変換素子から構成されるＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等であり、結像した光の像（被写体の光学像）を電気信号からなる画像信号に変換し、画像処理部１０４へ出力する。撮像素子１０３による画像取得のための露光時間等の撮影パラメータは、システム制御部１０７によって制御される。画像処理部１０４は、撮像素子１０３から取得した画像信号に対してガンマ補正やカラーバランス調整等の所定の画像処理を行い、ＪＰＥＧ等の画像データを生成する。

ＩＲＣＦ１０２は、撮像光学系１０１と撮像素子１０３とを結ぶ撮影光路に対して挿抜可能に配置されており、システム制御部１０７からの指令を受けたフィルタ駆動部１０６がＩＲＣＦ１０２の撮影光路に対する挿抜を実行する。システム制御部１０７からの指令を受けた照明制御部１０９は、撮像光学系１０１の撮影範囲外に配置された赤外照明１０８を所定のパターンで発光させる。赤外照明１０８が発光する赤外光は、被写体側の撮影範囲内へ照射される。なお、撮像光学系１０１の撮影範囲外から撮像光学系１０１（のレンズ）へ向けて赤外光を照射するようにしてもよい。

検知部１０５は、被写体側へ所定のパターンの赤外光が照射されたときに撮像素子１０３から出力される画像信号に基づく画像データにおける赤外光の信号強度の変化を検出する。また、検知部１０５は、検出した赤外光の信号強度の変化が赤外照明１０８の発光パターンによるものであるか否かを判断することにより、撮影光路に対するＩＲＣＦ１０２の挿抜状態を判断し、更にフィルタ駆動部１０６が故障しているか否かを判断する。なお、検知部１０５には、画像データにおける赤外光の信号強度の変化を検出する機能のみを持たせる構成としてもよい。この場合、システム制御部１０７に、赤外光の信号強度の変化が赤外照明１０８の発光によるものであるか否か等の各種の判断を行う機能を担わせればよい。逆に、検知部１０５を設けずに、検知部１０５の全ての機能をシステム制御部１０７に担わせてもよい。

システム制御部１０７は、ＣＰＵ（演算処理回路）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータ等を有し、撮像装置１００を構成する各部の制御を行うことによって撮像装置１００の全体的な制御を行う。なお、システム制御部１０７は、撮像装置１００を構成する各部の処理の全部又は一部を論理回路により実現するＡＳＩＣ等の専用プロセッサであってもよい。また、画像処理部１０４や検知部１０５、照明制御部１０９、についても同様で、ソフトウェア（プログラム）による実装とハードウェアによる実装のいずれも可能であり、ソフトウェアとハードウェアとの組合せによって実装されていてもよい。

なお、図１では、画像処理部１０４で生成された画像データ等の記憶媒体等への記憶処理や表示装置への表示処理に関する構成の図示を省略している。撮像装置１００は、撮影画像を無線通信又は有線通信により外部に伝送し、外部に設けられたモニタで確認することが可能な構成となっていてもよく、この場合、記憶媒体や表示装置を外部に設けることができる。更に、システム制御部１０７、画像処理部１０４及び検知部１０５も外部に設けられ、システム制御部１０７による遠隔操作により撮像素子１０３、フィルタ駆動部１０６及び照明制御部１０９が制御される撮像システムとなっていてもよい。

図２は、撮像装置１００での動作制御を説明するフローチャートである。図２のフローチャートに示す各種の処理は、システム制御部１０７のＣＰＵがＲＯＭに記憶された所定のプログラムをＲＡＭに展開し、撮像装置１００を構成する各部の動作を制御することにより実現される。撮影が開始されると、ステップＳ１においてシステム制御部１０７は、撮影光路に対するＩＲＣＦ１０２の挿抜指示があったか否かを判断する。ＩＲＣＦ１０２の挿抜指示の発生方法は、ユーザからの指示（撮像装置１００が備える不図示の操作部に対する操作）によるものであってもよいし、システム制御部１０７に予め設けられたＩＲＣＦ１０２の挿抜を自動判断する機能によるものであってもよい。システム制御部１０７は、挿抜指示があるまで（指示なしの場合）、ステップＳ１の判断を繰り返す。また、システム制御部１０７は、抜去指示があったと判断した場合には処理をステップＳ２へ進め、挿入指示があったと判断した場合には処理をステップＳ１０へ進める。

ステップＳ２においてシステム制御部１０７は、フィルタ駆動部１０６に対してＩＲＣＦ１０２を撮影光路から抜去するように指令を与え、これにより、フィルタ駆動部１０６は、ＩＲＣＦ１０２を撮影光路内から撮影光路から抜去する動作を行う。続くステップＳ３においてシステム制御部１０７は、照明制御部１０９に対して赤外照明１０８を第１の発光パターンで発光させるように指令を与え、これにより、赤外照明１０８は第１の発光パターンでの発光を実行する。赤外照明１０８が発光する赤外光は、撮像光学系１０１の光軸上にある被写体に対して照射される。

図３（ａ）は、第１の発光パターンを説明する図であり、横軸にはフレーム数が取られ、縦軸には赤外照明の照射強度が取られている。第１の発光パターンは、赤外照明１０８の明滅をフレームに同期させて交互に繰り返すことを特徴としている。本実施形態において、赤外照明１０８の明滅とは、点灯と消灯を交互に繰り返す場合のみならず、２つの異なる照明強度である照射強度Ａと照射強度Ｂ（照射強度Ａ＞照射強度Ｂ）での発光を交互に繰り返す場合を含むものとする。ステップＳ４においてシステム制御部１０７は、第１の発光パターンでの照明状態を維持して、検知部１０５により赤外光の信号強度の変化があるか否かを判断させる。具体的には、撮像素子１０３に結像した被写体の光学像が電気信号に変換されて画像処理部１０４に送られ、画像処理部１０４において所定の画像処理を経て生成された画像データが検知部１０５へ送られる。検知部１０５は、取得した画像データを解析し、１フレーム毎に赤外光の信号強度の変化を検出する。

図３（ｂ）は、検知部１０５が検出した赤外光の信号強度の変化の例を説明する図であり、横軸にはフレーム数が取られ、縦軸には画像データにおける赤外光の信号強度が取られている。最初に、信号強度パターン１が検知された場合について説明する。１フレーム毎に信号強度Ｃと信号強度Ｄ（信号強度Ｃ＞信号強度Ｄ）が繰り返される信号強度パターン１が検出された場合（Ｓ４でＹＥＳ）、撮像素子１０３は赤外照明１０８が照射した赤外光を受光していることになる。つまり、ＩＲＣＦ１０２は抜去指示通りに撮影光路外に抜去されており、したがって、ステップＳ５においてシステム制御部１０７からの指令を受けた検知部１０５は、フィルタ駆動部１０６が正常に動作していると判断する。フィルタ駆動部１０６が正常に動作していることが確認されると、ステップＳ６においてシステム制御部１０７は、照明制御部１０９に対して赤外照明１０８を消灯させる指令を与え、これにより赤外照明１０８は消灯する。その後、ステップＳ７においてシステム制御部１０７は、通常の撮影を開始し、その後は、処理をステップＳ１へ戻してＩＲＣＦ１０２の挿抜指示を待つ。

続いて、図３（ｂ）に示す信号強度パターン２が検知された場合について説明する。各フレームにおいて小さい信号強度Ｅで略一定となる信号強度パターン２が検出された場合（Ｓ４でＮＯ）、撮像素子１０３は赤外照明１０８が照射した赤外光を受光していないことになる。つまり、ＩＲＣＦ１０２の抜去指示があったにもかかわらず撮影光路内にＩＲＣＦ１０２が挿入された状態となっているために、赤外光の撮像素子１０３への入射が遮断されていることになる。したがって、ステップＳ８では、システム制御部１０７の制御下で、検知部１０５はフィルタ駆動部１０６が正常に動作していない（故障している）と判断する。こうしてフィルタ駆動部１０６が故障していることが確認されると、ステップＳ９においてシステム制御部１０７は、ユーザに対する警告処理を行う。警告処理は、例えば、音や光、メッセージ表示等の周知の方法を用いて行うことができ、撮像装置１００は、これらの警告が可能な不図示の構成を有する。

ステップＳ１０においてシステム制御部１０７は、フィルタ駆動部１０６に対してＩＲＣＦ１０２を撮影光路内へ挿入するように指令を与え、これにより、ＩＲＣＦ１０２は撮影光路外から撮影光路内へ挿入される。続くステップＳ１１，Ｓ１２の処理はそれぞれ、ステップＳ３，Ｓ４の処理と同じであるので、説明を省略する。ステップＳ１２において図３（ｂ）に示した信号強度パターン１（信号強度Ｃと信号強度Ｄが繰り返されるパターン）が検出されたと判断された場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、撮像素子１０３は赤外照明１０８が照射した赤外光を受光していることになる。つまり、ＩＲＣＦ１０２の挿入指示があったにもかかわらず、撮影光路内にＩＲＣＦ１０２が挿入されていないことになる。したがって、ステップＳ１３では、システム制御部１０７の制御下で、検知部１０５はフィルタ駆動部１０６が正常に動作していない（故障している）と判断する。そして、ステップＳ１４においてシステム制御部１０７は、ユーザに対する警告処理を行う。警告処理は、ステップＳ９と同様に行うことができる。

これに対して、ステップＳ１２において図３（ｂ）に示した信号強度パターン２（信号強度Ｅでほぼ一定となるパターン）が検出されたと判断された場合（Ｓ１２でＮＯ）、撮像素子１０３は赤外照明１０８が照射した赤外光を受光していないことになる。つまり、ＩＲＣＦ１０２は挿入指示通りに撮影光路に挿入されていることになる。したがって、ステップＳ１５では、システム制御部１０７の制御下で、検知部１０５はフィルタ駆動部１０６が正常に動作していると判断する。フィルタ駆動部１０６が正常に動作していることが確認されると、システム制御部１０７は、処理をステップＳ１６へ進める。ステップＳ１６，Ｓ１７の処理は、ステップＳ６，Ｓ７の処理と同じであるため、説明を省略する。ステップＳ７の後にシステム制御部１０７は、処理をステップＳ１へ戻して、ＩＲＣＦ１０２の挿抜指示を待つ。

なお、図２のフローチャートでは、ステップＳ４で赤外照明１０８に起因する信号変化が検知されない場合に速やかに、ステップＳ８でフィルタ駆動部１０６に故障があると判断している。同様に、ステップＳ１２で赤外照明１０８に起因する信号変化が検知された場合に速やかに、ステップＳ１３でフィルタ駆動部１０６に故障があると判断している。これに限らず、フィルタ駆動部１０６に故障があると判断される信号強度パターンが検知された場合には、ＩＲＣＦ１０２の挿抜動作を、所定回数、リトライする構成とすることができる。この場合、所定回数のリトライが実行されたにもかかわらず、検知される信号パターンが変わらない場合に、フィルタ駆動部１０６に故障があるとの判断を確定させるようにするとよい。

続いて、図２のフローチャートに従う制御を行うことによって、撮像装置１００の周囲の環境光の強さが変化した場合であっても、フィルタ駆動部１０６の故障を正しく検知することができる理由について説明する。図４（ａ），（ｂ）は、ＩＲＣＦ１０２の状態を判断するフレーム中の第１フレームから第１２フレームの撮影画像を模式的に示す図である。図４（ａ），（ｂ）では、撮像光学系１０１による撮影範囲の照明状態が模式的に表されており、環境光２００の強度が第１フレームから第１２フレームまでのうち第５フレームから第８フレームの間で増加した状態が示されている。なお、図４（ａ），（ｂ）のいずれの場合も、赤外照明１０８は、図３（ａ）に示した第１の発光パターンで発光している。

図４（ａ）は、ＩＲＣＦ１０２を撮影光路から抜去するようシステム制御部１０７がフィルタ駆動部１０６へ指令を出し、ＩＲＣＦ１０２が正常に撮影光路から抜去された状態を示している。この場合、赤外照明１０８による第１の発光パターンでの赤外照明１０８の発光に起因して、フレーム毎に交互に照明強度が変動（明滅）していることがわかる。これに対して、図４（ｂ）は、システム制御部１０７がフィルタ駆動部１０６にＩＲＣＦ１０２を撮影光路から抜去するよう指令を出したにもかかわらず、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されたままとなっている状態を示している。図４（ｂ）には、ＩＲＣＦ１０２によって赤外光が遮光されてしまうため、図４（ａ）に見られるような１フレーム毎の交互の照明強度の変動は見られない。

図５は、図４（ａ），（ｂ）のそれぞれの場合に検知部１０５により検知される赤外光の信号強度の変化を示す図であり、図３（ｂ）の同様に、横軸にはフレーム番号が取られ、縦軸には画像データにおける赤外光の信号強度が取られている。信号強度パターン３，４のいずれも、第５フレームから第８フレームの間では、環境光の変化（照明強度の増加）が外乱成分として重畳されることで全体的に信号強度が大きくなっている。信号強度パターン３では、第５フレームから第８フレームの間で環境光の変化が現れているものの、赤外照明１０８による第１の発光パターンに起因する１フレーム毎の赤外光の信号強度の変動が明確に現れている。よって、赤外照明１０８の発光による信号強度の変動を容易に検出することができる。換言すれば、検知部１０５により信号強度パターン３が検知された場合には、ＩＲＣＦ１０２は撮影光路から抜去されていると判断することができる。一方、信号強度パターン４では、第５フレームから第８フレームの間での環境光による一時的な信号強度のオフセットが検出されるものの、１フレーム毎の周期的な信号強度の変化は検出されない。よって、検知部１０５により信号強度パターン４が検出された場合、ＩＲＣＦ１０２は、撮影光路に挿入されていると判断することができる。

なお、本実施形態では、赤外照明１０８を１フレーム毎に交互に明滅させたが、複数フレーム毎に交互に赤外照明１０８を明滅させるようにしてもよい。また、赤外照明１０８の明滅をフレームに対して非同期としても、上記のように赤外照明１０８の明滅をフレームに対して同期させた場合と同様に、信号強度の変動を検知することによって、フィルタ駆動部１０６の故障を検出することは可能である。以上の説明の通り、撮像装置１００により図２のフローチャートの制御を行うことにより、環境光の影響を受けることなく、フィルタ駆動部１０６の故障を正しく検知することが可能となる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、環境光の強さの変化に蛍光灯等に起因するフリッカ等の周期性がある場合について説明する。第２実施形態が第１実施形態と相違する点は、赤外照明１０８の発光パターンとして、上述した第１の発光パターンとは異なる第２の発光パターンが用いられる点である。第２実施形態でも、撮像装置としては第１実施形態で説明した撮像装置１００が用いられ、撮像装置１００の制御方法として、図２に示したフローチャートのフローが用いられ、そのため、第１実施形態と共通する説明は省略する。

図６は、ステップＳ３，Ｓ１１において赤外照明１０８を発光させる第２の発光パターンを説明する図である。第２の発光パターンでは、フレーム数に対して赤外光の照射強度を時間の経過にしたがって増加させる発光を被写体（撮影範囲）全体に対して行う。ここでは、第２の発光パターンとして、赤外光の照射強度を時間の経過にしたがって一次関数的に増加させる例を示している。

図７（ａ），（ｂ）は、ＩＲＣＦ１０２の状態を判断するフレーム中の第１フレームから第１２フレームまでの撮影画像を模式的に示す図である。図７（ａ），（ｂ）には、１フレーム毎にフリッカが発生している例として、偶数フレームにおいて環境光２００の強度が増加し、奇数フレームでは環境光２００の強度が低下している例が示されている。図７（ａ）は、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路外に抜去されている場合を表しており、環境光のフレーム毎のフリッカに加えて、赤外照明１０８の発光強度の変動が重畳されている。一方、図７（ｂ）は、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されている場合を表しており、ＩＲＣＦ１０２によって赤外光が遮られることによって、環境光による１フレーム毎のフリッカのみが観測されている。

図８は、図７（ａ），（ｂ）の撮影画像の信号強度をフレーム毎にプロットしたグラフである。図８に示される信号強度パターン５は、図７（ａ）の撮影画像が得られている場合に対応しており、信号強度パターン６は、図７（ｂ）の撮影画像が得られている場合に対応している。検知部１０５に遅延フィルタ等を設けることにより、信号強度パターン５のようにフレーム毎に信号強度が増加する傾向にあるか否か検知することができ、これにより、ＩＲＣＦ１０２の挿抜状態を正しく判断することができる。本実施形態によれば、周期的に変動する環境光に対しても正確にフィルタ駆動部１０６の故障を検知することができる。

なお、本実施形態では、判断に必要な最小フレーム数は２枚である。本実施形態では、赤外光の照射強度を時間の経過にしたがって一次関数的に増加させる例について説明したが、赤外光の照射強度は時間的に変化させるものであれば、これに限定されるものではない。例えば、二次関数的に増加させてもよい。また、赤外光の最初の照射強度を大きくして、そこから時間の経過にしたがって照射強度が、例えば、一次関数的に減少するようにしてもよい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、撮影範囲の一部の領域に赤外照明１０８から赤外光を照射し、赤外光が照射された領域と赤外光が照射されない領域を通る判定線上での赤外光の信号強度に基づいて、撮影光路内にＩＲＣＦ１０２があるか否かを判断する。そのために、本実施形態では、赤外照明１０８の発光パターンとして、上述した第１の発光パターン及び第２の発光パターンとは異なる第３の発光パターンを用いる。第３実施形態でも、撮像装置としては第１実施形態で説明した撮像装置１００が用いられ、撮像装置１００の制御方法として、図２に示したフローチャートのフローが用いられ、そのため、第１実施形態と共通する説明は省略する。

図９（ａ）は、ステップＳ３，Ｓ１１において赤外照明１０８を発光させる第３の発光パターンを説明する図である。第３の発光パターンでは、赤外照明１０８を発光させる際の照射領域Ｓを撮像光学系１０１による撮影範囲Ｒの中央部に限定し、赤外光の光源を点灯させた状態を維持することにより連続的に赤外光を照射領域Ｓに照射する。そして、照射領域Ｓの中心を通る判定線３００上での赤外光の信号強度を検知部１０５により検知する。判定線３００は、照射領域Ｓと、赤外光が照射されない領域（照射領域Ｓ以外）を通っていればよく、必ずしも照射領域Ｓの中心を通るように設ける必要はない。但し、照射領域Ｓの中心を通るように判定線３００を設定することにより、赤外光の信号強度の変化をより明確に検知することが可能となる。

図９（ｂ）は、第３の発光パターンでの赤外照明１０８による赤外照射を行った場合に撮影画像の判定線３００上で得られる赤外光の信号強度パターンを示す図である。図９（ｂ）では、横軸には垂直方向の位置を示す水平ライン数が取られ、縦軸には画像データにおける赤外光の信号強度が取られている。信号強度パターン７は、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路外に抜去されている場合の赤外光の信号強度の変化を示している。この場合、赤外照明１０８による赤外光が撮像素子１０３に入射するため、照射領域Ｓに対応する水平ライン数の部分で赤外光の信号強度が大きくなる。例えば、照射領域Ｓに対応する部分での赤外光の信号強度が、照射領域Ｓを除く領域に対応する部分での赤外光の信号強度よりも所定の閾値以上大きい場合に、ＩＲＣＦ１０２は撮影光路外に抜去されていると判断することができる。

信号強度パターン８は、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されている場合の赤外光の信号強度の変化を示している。この場合、赤外照明１０８による赤外光はＩＲＣＦ１０２によって遮光されるために撮像素子１０３には入射せず、その結果、判定線３００上での赤外光の信号強度はほぼ一定となる。したがって、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されているか撮影光路から抜去されているかは、画像データを信号強度パターン７，８と照らし合わせることにより、容易に判断することができる。

なお、赤外照明１０８による赤外光の照射領域Ｓは、撮影範囲Ｒの中央部に限定されるものではなく、撮影範囲Ｒ内であればどのような形状（大きさ）であってもよいし、どの位置に設けてもよい。本実施形態のように赤外照明１０８の照射領域Ｓを撮影範囲Ｒ内の一部に限定することで、最小で１枚のフレームを用いたフィルタ駆動部１０６の故障検知が可能となり、故障検知を高速に実行することが可能となる。赤外照明１０８による赤外光の照射条件を、第１及び第２実施形態のように時間的に変える設定と第３実施形態のように空間的に変える設定とを組み合わせることにより、より高い精度でフィルタ駆動部１０６の故障を検知することができる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態では、赤外照明１０８の明滅周期と撮像素子１０３の露光時間を所定の値で組み合わせることにより、１つのフレーム内にフリッカ（面内フリッカ）を発生させる。第４実施形態が第３実施形態と相違する点は、蛍光灯等と同様に周期的に赤外照明１０８を明滅させる点である。ここでは、一例として、赤外照明１０８を５０Ｈｚの正弦波電源で駆動し、実質的に１００Ｈｚの周期で赤外照明１０８が明滅を繰り返している場合を取り上げる。また、撮像素子１０３での露光方式としてスリットローリング方式を用い、露光時間を１／６０秒、フレームレートを１／６０秒とする。第４実施形態でも、撮像装置としては第１実施形態で説明した撮像装置１００が用いられ、撮像装置１００の制御方法として、図２に示したフローチャートのフローが用いられ、そのため、第１実施形態と共通する説明は省略する。

ＣＭＯＳセンサ等で一般的に使用されるスリットローリング方式の露光では、水平ライン毎に露光開始タイミングが異なるため、蓄積時間よりも短い周期で照明が明滅すると、面内フリッカが発生する場合がある。例えば、フレームレート（１／６０秒）を超えない範囲で露光時間Ｘ秒を明滅の周期Ｙ秒の整数倍（Ｘ＝ｎ／Ｙ、ｎは整数）とすれば、面内フリッカは発生しないが、それ以外の露光時間とすることで面内フリッカが発生し、その周期ＬはＸ／Ｙ秒となる。

図１０は、面内フリッカが発生するように赤外照明１０８の明滅周期と撮像素子１０３の露光時間が設定され、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路外に抜去されている場合に撮影される画像データを模式的に示す図である。一方、図１１は、面内フリッカが発生するように赤外照明１０８の明滅周期と撮像素子１０３の露光時間が設定され、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されている場合に撮影される画像データを模式的に示す図である。図１０及び図１１の双方において、第１フレームは環境光の弱い（全体的に暗い）場合を模式的に表しており、第２フレームは環境光が強い（第１フレームよりも相対的に明るい）場合を模式的に表している。

ＩＲＣＦ１０２が撮影光路内にない場合には、図１０に示すように赤外照明１０８の明滅に起因する周期Ｌの面内フリッカが観測される。なお、図１０において観測される第１フレーム及び第２フレームの面内フリッカの周期Ｌは、前述の通り、Ｘ／Ｙ秒、つまり６０／１００秒となる。しかし、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されている場合には赤外光が遮光されるため、図１１に示すように、赤外照明１０８の明滅に起因する面内フリッカは観測されない。

図１２は、図１０及び図１１に示す撮影画像の判定線３００上での赤外光の信号強度パターンを示す図であり、横軸には垂直方向の位置を示す水平ライン数が取られ、縦軸には画像データにおける赤外光の信号強度が取られている。信号強度パターン９は、図１０の第１フレームでの判定線３００上での赤外光の信号強度パターンを示しており、信号強度パターン１０は、図１０の第２フレームでの判定線３００上での赤外光の信号強度パターンを示している。ＩＲＣＦ１０２が撮影光路内にない場合には、赤外照明１０８の明滅による面内フリッカに起因して、赤外光の信号強度が周期的に変化する信号強度パターン９，１０が得られ、信号強度パターン９，１０の信号強度の違いは環境光の強さの違いに起因する。一方、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されている場合、赤外照明１０８による赤外光はＩＲＣＦ１０２によって遮光されるため、赤外光の信号強度がほぼ一定の信号強度パターン１１，１２が得られ、これらの信号強度の違いは環境光の強さの違いに起因する。よって、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されているか又は撮影光路から抜去されているかは、画像データを信号強度パターン９〜１２と照らし合わせることにより、容易に判断することができる。本実施形態でも、判断フレームの最小必要数を１枚とすることができるため、フィルタ駆動部１０６の故障検知を高速に実行することが可能となる。

＜第５実施形態＞
第５実施形態では、上述した撮像装置１００に照度センサを設けた撮像装置を用いる。図１３は、照度センサ１１０を備える撮像装置１００Ａの基本構成を示すブロック図である。撮像装置１００Ａは、図１に示した撮像装置１００に照度センサ１１０を加えたものであり、撮像装置１００と共通する構成についての説明は省略する。照度センサ１１０は、撮像装置１００Ａの周囲の明るさを測定する。照度センサ１１０が測定した照度測定値は、システム制御部１０７へ送られる。

図１４は、撮像装置１００Ａでの動作制御を説明するフローチャートである。図１４のフローチャートに示す各種の処理は、システム制御部１０７のＣＰＵがＲＯＭに記憶された所定のプログラムをＲＡＭに展開し、撮像装置１００を構成する各部の動作を制御することにより実現される。図１４のフローチャートにおけるステップＳ２〜Ｓ１７の処理は、図２のフローチャートにおけるステップＳ２〜Ｓ１７の処理と同じであるので、これらについての説明は省略する。

撮像装置１００Ａの動作制御では、撮影開始後のステップＳ１＿Ａにおいてシステム制御部１０７は、照度センサ１１０により撮影範囲の照度を測定し、照度センサ１１０が計測した照度測定値はシステム制御部１０７に送られる。そして、ステップＳ１＿Ｂにおいてシステム制御部１０７は、ステップＳ１＿Ａで得られた照度測定値を所定の閾値と比較する。システム制御部１０７は、照度測定値が閾値以下、且つ、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路外に抜去されている場合と、照度測定値が閾値より大きく、且つ、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されている場合には、「変更なし」として処理をステップＳ１＿Ａに戻す。システム制御部１０７は、照度測定値が閾値以下、且つ、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路に挿入されている場合には、感度向上のためにＩＲＣＦ１０２を撮影光路外に抜去すべく、処理をステップＳ２へ進める。一方、システム制御部１０７は、照度測定値が閾値より大きく、且つ、ＩＲＣＦ１０２が撮影光路外に抜去されている場合には、正確な色情報を取得するためにＩＲＣＦ１０２を撮影光路に挿入すべく、処理をステップＳ１０へ進める。ステップＳ２〜Ｓ９，Ｓ１０〜Ｓ１７ではそれぞれ、ＩＲＣＦ１０２の制御及び赤外照明１０８の制御が行われて、フィルタ駆動部１０６の故障検知が実行される。本実施形態のように照度センサ１１０を用いて撮影範囲の照度を測定することで、フィルタ駆動部１０６の故障判断の正確性（ＩＲＣＦ１０２の挿抜判断の正確性）を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。また、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。本発明は、上述した実施形態の１以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。

１００，１００Ａ 撮像装置
１０１ 撮像光学系
１０２ 赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ）
１０３ 撮像素子
１０４ 画像処理部
１０５ 検知部
１０６ フィルタ駆動部
１０７ システム制御部
１０８ 赤外照明
１０９ 照明制御部
１１０ 照度センサ

Claims (13)

1. 撮像光学系と、
   被写体から前記撮像光学系を通して入射した光の像を画像信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子から出力される画像信号を画像データに変換する画像処理部と、
   前記撮像素子よりも前記被写体の側に配置され、前記撮像素子に入射する光に含まれる赤外光を遮断する赤外カットフィルタと、
   前記赤外カットフィルタを前記撮像光学系の撮影光路に対して挿抜するフィルタ駆動手段と、
   赤外光を前記撮像光学系による撮影範囲に照射する赤外照明手段と、
   前記赤外照明手段を所定の発光パターンで発光させたときに得られる画像データから赤外光の信号強度を検知する検知手段と、
   前記検知手段が検知した赤外光の信号強度に基づき、前記赤外カットフィルタが前記撮影光路に挿入されているかまたは前記撮影光路から抜去されているかを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記所定の発光パターンは、時間の経過にしたがって赤外光の照明強度を変化させる発光パターンであり、
   前記判断手段は、前記検知手段が検知する赤外光の信号強度が前記赤外光の照明強度の変化に対応して変化する場合には前記赤外カットフィルタが前記撮影光路から抜去されていると判断し、前記検知手段が検知する赤外光の信号強度が略一定である場合には前記赤外カットフィルタは前記撮影光路に挿入されていると判断することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記所定の発光パターンは、前記撮像素子が取得する１フレーム毎または複数フレーム毎の画像と同期するように前記赤外照明手段での明滅を交互に繰り返す発光パターンであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記所定の発光パターンは、前記撮像素子が取得するフレームと非同期に前記赤外照明手段での明滅を交互に繰り返す発光パターンであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記所定の発光パターンは、前記赤外照明手段による赤外光の照明強度を時間の経過にしたがって一次関数的に増加または減少させる発光パターンであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
6. 前記所定の発光パターンは、前記撮像素子により撮影される１つのフレーム内にフリッカが発生するように前記撮像素子の露光時間に対して前記赤外照明手段を所定の周期で明滅させる発光パターンであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
7. 前記所定の発光パターンは、前記撮影範囲の一部に赤外光を連続的に照射する発光パターンであり、
   前記検知手段は、前記赤外光が連続的に照射される照射領域と、前記照射領域を除く領域とを通る判定線上での赤外光の信号強度を検知し、
   前記判断手段は、前記判定線上での前記照射領域に対応する部分での赤外光の信号強度が前記照射領域を除く領域に対応する部分での赤外光の信号強度よりも所定の閾値以上大きい場合に前記赤外カットフィルタは前記撮影光路から抜去されていると判断し、前記判定線上での赤外光の信号強度が略一定である場合には前記赤外カットフィルタは前記撮影光路に挿入されていると判断することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
8. 前記撮影範囲の明るさを測定する照度センサと、
   前記照度センサによる照度測定値に基づいて、前記赤外カットフィルタの前記撮影光路に対する挿抜を指示する指示手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 赤外カットフィルタを撮像光学系の撮影光路に対して挿抜可能に構成された撮像装置の制御方法であって、
   前記撮影光路に対する前記赤外カットフィルタの挿抜指示に対して前記撮影光路に対する前記赤外カットフィルタの挿抜を実行する挿抜ステップと、
   赤外照射手段により前記撮像光学系による撮影範囲に所定のパターンで赤外光を照射し、その際に撮像素子により得られる画像データから赤外光の信号強度を検知する検知ステップと、
   前記検知ステップで検知された赤外光の信号強度が前記撮影範囲に照射した所定のパターンに応じて変化している場合には、前記赤外カットフィルタが前記撮影光路から抜去されていると判断し、前記検知ステップで検知され赤外光の信号強度が略一定である場合には前記赤外カットフィルタは前記撮影光路に挿入されていると判断する判断ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
10. 赤外カットフィルタを撮像光学系の撮影光路に対して挿抜可能に構成された撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像光学系による撮影範囲の明るさを測定する測定ステップと、
    前記測定ステップで測定された照度測定値が所定の閾値よりも以下の場合に前記撮影光路から前記赤外カットフィルタを抜去する指示を行い、前記測定ステップで測定された照度測定値が前記所定の閾値より大きい場合に前記撮影光路へ前記赤外カットフィルタを挿入する指示を行う指示ステップと、
    前記撮影光路に対する前記赤外カットフィルタの挿抜指示に対して前記撮影光路に対する前記赤外カットフィルタの挿抜を実行する挿抜ステップと、
    赤外照射手段により前記撮像光学系による撮影範囲に所定のパターンで赤外光を照射し、その際に撮像素子により得られる画像データから赤外光の信号強度を検知する検知ステップと、
    前記検知ステップで検知された赤外光の信号強度が前記撮影範囲に照射した所定のパターンに応じて変化している場合には、前記赤外カットフィルタが前記撮影光路から抜去されていると判断し、前記検知ステップで検知され赤外光の信号強度が略一定である場合には前記赤外カットフィルタは前記撮影光路に挿入されていると判断する判断ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
11. 前記判断ステップではさらに、前記撮影光路へ前記赤外カットフィルタを挿入する指示に対して前記判断ステップにおいて前記撮影光路から前記赤外カットフィルタが抜去されていると判断された場合と、前記撮影光路から前記赤外カットフィルタを抜去する指示に対して前記判断ステップにおいて前記撮影光路に前記赤外カットフィルタが挿入されていると判断された場合に、前記赤外カットフィルタを前記撮影光路に対して挿抜する駆動手段に故障が生じていると判断することを特徴とする請求項９又は１０に記載の撮像装置の制御方法。
12. 請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
13. 撮像装置と、前記撮像装置を無線通信または有線通信により制御する制御装置とを備える撮像システムであって、
    前記撮像装置は、
    撮像光学系と、
    被写体から前記撮像光学系を通して入射した光の像を画像信号に変換する撮像素子と、
    前記撮像素子よりも前記被写体の側に配置され、前記撮像素子に入射する光に含まれる赤外光を遮断する赤外カットフィルタと、
    前記赤外カットフィルタを前記撮像光学系の撮影光路に対して挿抜するフィルタ駆動手段と、
    赤外光を前記撮像光学系による撮影範囲に照射する赤外照明手段と、を備え、
    前記制御装置は、
    前記撮像素子、前記フィルタ駆動手段および前記赤外照明手段の動作を制御する制御手段と、
    前記撮像素子から出力される画像信号を画像データに変換する画像処理部と、
    前記赤外照明手段を所定の発光パターンで発光させたときに得られる画像データから赤外光の信号強度を検知する検知手段と、
    前記検知手段が検知した赤外光の信号強度に基づき、前記赤外カットフィルタが前記撮影光路に挿入されているかまたは前記撮影光路から抜去されているかを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする撮像システム。