JP3670952B2

JP3670952B2 - カラー／白黒切換カメラ

Info

Publication number: JP3670952B2
Application number: JP2000319136A
Authority: JP
Inventors: 勝治長谷; 栄一郎東
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP2002135788A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は撮像素子を使用したカラー／白黒切換カメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来例について説明する。大部分のカメラは受光素子としてＣＣＤを用いている。このＣＣＤの感度特性は４００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の波長領域に及び、特に赤外線領域（７００ｎｍ程度以上）の感度が高くなっている。そのため外部の被写体からの光をそのままＣＣＤに入光させると、ＣＣＤから出力される映像が赤みをおびたようになる。そこで、レンズの前の部分若しくはレンズとＣＣＤとの間に赤外線領域の光を除去する赤外線カットフィルターを挿入してその赤みを除去している。
【０００３】
また、昼間は光量が多いためＣＣＤから良好なカラー出力が得られるが、夜間は逆に光量が少ないから良好なカラー出力を得ることができない。そこで夜間は、できるだけＣＣＤに入力される光の量を多くするため赤外線カットフィルターは使用せず、赤外線領域を含んだ光をＣＣＤに入力させて良好な映像を得るようにしている。なお、この場合ＣＣＤからの出力を信号処理して白黒映像を得るようにしている。
【０００４】
監視用カメラでは、このようなＣＣＤの特性を考慮して、カラー撮影から白黒撮影への切り換え若しくは白黒撮影からカラー撮影への切り換えのため、ＣＣＤの出力を監視して、ＣＣＤ出力レベルの大きい（昼間の光の量の多い）ときにはレンズとＣＣＤの間に赤外線カットフィルターを挿入してカラー撮影を行い、ＣＣＤ出力レベルの小さい（夜間の光の量の少ない）ときには赤外線カットフィルターを切り換えてダミーガラスを自動的に挿入する白黒／カラー切換えカメラが、特開平１１−２３９３５６号公報に記載されている。
【０００５】
この従来例の白黒／カラー切換えカメラの動作について簡単に説明する。図８は従来のカラー／白黒切換カメラの全体構成を示した図であり、該カメラを上から見た時のブロック図である。図８に示すように、該カメラのレンズ1と、赤外線カットフィルター2と、ダミーガラス3と、スライド機構4と、ＣＣＤ5と、信号処理回路6と、検波回路7と、状態センサ8と、マイコン9と、モータ10と、切り換えスイッチ11を備える。
【０００６】
赤外線カットフィルタ2は、レンズ1を通して入射する光のうち赤外領域の波長成分（７００ｎｍ程度以上）を除去する。ダミーガラス3は、透明ガラスで構成され赤外線カットフィルタ2と等しい光路長を有する。スライド機構4は、モータ10により駆動されて赤外線カットフィルタ2またはダミーガラス3の一方をレンズ1とＣＣＤ5との間に挿入し、他方をレンズ1とＣＣＤ5との間から抜き取る。ＣＣＤ5は、赤外線カットフィルタ2またはダミーガラス3を通して受光部に照射される光を電気信号に変換する。信号処理回路6は、ＣＣＤ5からの電気信号を受けてカラー信号（コンポジット・ビデオ信号）Ｃｏｕｔおよび白黒信号（輝度信号）Ｙｏｕｔを生成する。検波回路7は、信号処理回路6で生成される白黒信号Ｙｏｕｔの値を積分してその積分値Ｖｏｕｔを出力する。状態センサ8は、レンズ1とＣＣＤ5との間に赤外線カットフィルタ2が挿入されているときはＬ（論理ロー）レベルの状態信号Ｓを出力し、レンズ1とＣＣＤ5との間にダミーガラス3が挿入されているときはＨ（論理ハイ）レベルの状態信号Ｓを出力する。マイコン9は、信号処理回路6から垂直同期信号ＶＤが入力されると、状態センサ8からの状態信号Ｓおよび検波回路7からの積分値Ｖｏｕｔの値を取込み、予め設定されたしきい値Ｖ０と積分値Ｖｏｕｔとを比較して、積分値Ｖｏｕｔがしきい値Ｖ０よりも大きいときはＨレベルの、積分値Ｖ０がしきい値Ｖｏｕｔよりも小さいときはＬレベルのフィルタ切換信号ＦＣおよび白黒／カラー切換信号ＹＣを出力する。モータ10は、Ｈレベルのフィルタ切換信号ＦＣを受けたときは、スライド機構4を駆動してレンズ1とＣＣＤ5との間からダミーガラス3を抜き取り、レンズ1とＣＣＤ5との間に赤外線カットフィルタ2を挿入し、Ｌレベルのフィルタ切換信号ＦＣを受けたときは、スライド機構4を駆動してレンズ1とＣＣＤ5との間から赤外線カットフィルタ2を抜き取り、レンズ1とＣＣＤ5との間にダミーガラス3を挿入する。切換スイッチ11は、Ｈレベルの白黒／カラー切換信号ＹＣを受けたときは、信号処理回路6で生成されるカラー信号Ｃｏｕｔをカメラの出力端子ＯＵＴから出力し、Ｌレベルの白黒／カラー切換信号ＹＣを受けたときは、信号処理回路6で生成される白黒信号Ｙｏｕｔをカメラの出力端子ＯＵＴから出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
白黒撮影とカラー撮影の切り換えの判断をＣＣＤ出力のレベルによって行っているため以下の問題が発生する。すなわち、カラーで撮影中にＣＣＤに入力される光の量が少なくなり、ＣＣＤ出力のレベルがしきい値より低下すると、カメラ側はカラー撮影から白黒撮影に切り換える動作を行う。このときレンズとＣＣＤの間にある赤外線カットフィルターが取り去られ、ダミーガラスが挿入されるため、赤外線カットフィルターで除去されていた赤外線領域の光がＣＣＤに入力される。それによって、カラー撮影時よりＣＣＤ出力のレベルは高くなり、カメラ側は被写体のまわりが明るくなったと誤判断して、白黒撮影からカラー撮影に切り換える。このとき、今度は逆にカラー撮影ではレンズとＣＣＤの間に赤外線カットフィルターが挿入されるため暗くなったと判断して白黒撮影に切り換える動作が起こり、白黒撮影からカラー撮影、カラー撮影からまた白黒撮影という動作が繰り返され、ハンチング動作が発生することになる。このハンチング動作を防止する方法として、カラー撮影から白黒撮影に切り換えるためのしきい値と、白黒撮影からカラー撮影に切り換えるためのしきい値にヒステリシス特性を設ける（カラー撮影に切換るためのしきい値Ａ、白黒撮影に切換るためのしきい値Ｂ）ようにしているものもある。
【０００８】
しかし、このようなヒステリシス特性を持ったしきい値の設定は、被写体や撮影状況によって微妙な設定が必要なため一般に設定が困難であり、面倒である。
【０００９】
また、監視カメラなどのセキュリティ用途に、人の目に全く感じない８８０ｎｍ付近の赤外線領域の光を照射する、ＬＥＤ等を用いた照明装置が使われ始めている。このような照明装置は、近赤外線領域に大きな光感度を持つ白黒カメラと組み合わせて使用され、例えば、犯罪が行われた場合に犯人が撮影されていることに全く認識できないにも関わらず、カメラからは鮮やかな映像が得られるという、暗視状態での監視が可能な大きな利点がある。
【００１０】
このような８８０ｎｍ付近の照明装置が白黒／カラー切換えカメラに使用された場合、さらに以下のような重大な問題が発生する。即ち、撮像素子と赤外カットフィルタは、一般に、図９に示したような分光特性を持つため、白黒モードに切換わると、近赤外領域の光を非常に有効に利用できるため、十分に明るく、鮮明な画像となる。この時白黒／カラーの切換え判断のための映像信号レベルは、前述の通り、あらかじめ設定したしきい値Ａよりもかなり大きくなるため、カラーへの切換えを許可し、赤外カットフィルタを挿入してカラー画像を選択してしまう。
【００１１】
このようにしてカラーモードに切換われば、赤外カットフィルタが挿入されることになり、近赤外領域の光は全く利用されなくなるため、今度は映像信号レベルがあらかじめ設定した閾値Ｂよりも小さくなり、赤外カットフィルタを抜いて白黒画像を選択することになる。このように、従来の白黒／カラーの切換えカメラに近赤外領域の光を照射する照明装置が使われた場合、カラー／白黒の切換え動作を連続して行う状態に陥ることになり、画面が非常に見づらく、連続動作による切換え機構の信頼性の問題にもつながる。
【００１２】
なお、被写体の明るさの情報を得る為に新たに照度センサを追加する方法もあるが、照度センサが追加となるためにコスト面で問題があり、設置が複雑になることに加え、カメラが撮影している被写体に対し、照度センサの検出エリアを一致させることが非常に難しいといった問題点もある。
【００１３】
本発明は、かかる問題に鑑みなされたものであり、白黒撮影と、カラー撮影の切り換えを誤動作なく行えるカメラを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、外部の明るさが所定の明るさよりも明るいときは撮像素子の前に赤外線カットフィルターを挿入してカラー撮像を行い、所定の明るさより暗いときに前記撮像素子の前に赤外線カットフィルターを挿入してカラー撮影を行い、所定の明るさより暗いときには前記撮像素子の前から前記赤外線カットフィルターを抜き取ってダミーガラスを挿入して白黒撮影を行うカラー／白黒切換カメラにおいて、前記所定の明るさを判断するために前記ダミーガラスの一部に赤外線カットフィルターを取り付けた構成である。
【００１７】
第２の発明は、前記カラー／白黒切換カメラは前記撮像素子からの信号に応じて白黒信号およびカラー信号を生成する信号処理手段と、白黒撮影からカラー撮影に切り換えるための判断基準値と、を備え、白黒撮影時に出力される白黒信号のうち前記ダミーガラスに取り付けられた前記赤外線カットフィルターを通過して前記撮像素子に入射された該撮像素子の画素から出力される白黒信号と前記判断基準値とを比較結果にから白黒撮影からカラー撮影へ変更を行う構成である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について説明する。本実施例では、カメラ自体の構成は従来例で示した図８と同じであるが、異なるのは、ＣＣＤ5の受光面に赤外線カットフィルターを取り付けたところである。図１は本発明の一実施例であるカラー／白黒切換カメラの全体構成を示した図であり、図２はＣＣＤ5の受光面を示した図であり、図３はＣＣＤ5の受光面に取り付けるための赤外線カットフィルターであり、図４はＣＣＤ5に赤外線カットフィルターを取り付けた状態を示した図であり、図５はＣＣＤ5の受光面の一部に赤外線カットフィルターを取り付けた状態を示した図であり、図６は白黒／カラーの切り換えに使用されるダミーガラス3と赤外線カットフィルター2が一体的に形成されたものであり、ダミーガラス3の一部に赤外線カットフィルターを取り付けた状態を示した図である。
【００１９】
図１に示すように、まず、被写体からの光信号が少なくダミーガラス3が挿入されており、白黒撮影が行われている状態から説明する。
【００２０】
本実施例ではＣＣＤ5の保護ガラスには図３に示す赤外線カットフィルターが取り付けられ、図４に示す状態になっている。なお、赤外線カットフィルターが取り付けられている部分は映像信号の作成にほとんど影響しない表示画面の外側の部分である。
【００２１】
外部からの光信号はレンズ１を通過して、ダミーガラス3に入光される。ダミーガラス3を通過した光は、ＣＣＤ5に入る。ＣＣＤ5では光信号を電気信号に変換して信号処理回路6に出力する。信号処理装置6では、この電気信号を受けてカラー信号Coutおよび白黒信号Youtが生成される。この白黒信号Youtの値は外部の明るさに対応して変動する。検波回路7では、ＣＣＤ5から出力される１画面分の白黒信号Youtを赤外線カットフィルター20が取り付けられた画素から出力される白黒信号Youtと、赤外線カットフィルター20が取り付けられていない画素から出力される白黒信号Youtを別々に積分する。そして赤外線カットフィルター20が取り付けられていない画素から出力される白黒信号Youtを積分して得られた積分値VoutNと、赤外線カットフィルター20が取り付けられた画素から出力される白黒信号Youtを積分して得られた積分値VoutCをマイコン9に出力する。マイコン9では、状態センサ8よりレンズ1とＣＣＤ5の間にダミーガラス3が挿入されていることを確認し、積分値VoutCが所定値V1（白黒撮影とカラー撮影とを切り換えるために第１の基準値）より大きければ切り換えスイッチ11をカラー信号Coutに切り換え、モータ01に指示を与えレンズ1とＣＣＤ5の間に挿入されていたダミーガラス3を赤外線カットフィルター2に入れ替えるとともに出力(OUT)をＣｏｕｔに切り替える。この場合、赤外線カットフィルター20を通過した実際の光の量より白黒撮影からカラー撮影に切り替え動作を行うため従来例で示したようなハンチング動作が発生しない。また、積分値VoutCが所定値V1より小さければ、現在の状態を維持する。
【００２２】
つぎに、白黒撮影状態で例えば、照明装置によって赤外線光が照射されていた場合を考える。図８に示す従来のカラー／白黒切り換えカメラでは、照明装置によって赤外線光が照射されていると、その光がレンズ１を通過してダミーガラス3をそのまま通過してＣＣＤ5に入る。信号処理装置6から白黒信号Youtが検波回路7に出力される。検波回路7では白黒信号Youtを１画面分積分してその積分値Voutをマイコン9に送る。マイコン9では、積分値Voutと所定値とを比較する。この場合、赤外線光が照射されているため、従来カメラであれば積分値Voutが大きいため外部が明るくなったとご判断をして、マイコン9はモータ10に指示して赤外線カットフィルター2をレンズ1とＣＣＤ5の間に挿入させるようにする。これによりカラー撮影状態になると、赤外線光が赤外線カットフィルター2で吸収されてまた白黒撮影する動作が行われ、白黒撮影とカラー撮影の動作が繰り返されることになる。
【００２３】
そこで、本実施例では、白黒撮影状態からカラー撮影に移行するための新たな判断手法を追加したものである。本件では先に説明したように、信号処理回路から出力された白黒信号Youtを赤外線カットフィルター20が取り付けられていない画素から出力される白黒信号Youtと赤外線カットフィルター20が取り付けられた画素から出力される白黒信号Youtとを区別して、赤外線カットフィルター20が取り付けられていない画素から出力される白黒信号Youtを積分して得られた積分値VoutNと赤外線カットフィルター20が取り付けられた画素から出力される白黒信号Youtを積分して得られた積分値VoutCをマイコン9に出力する。マイコン9では、まず所定値V1と積分値VoutCとを比較して、積分値VoutNが所定値V1より小さいときは、そのまま切り換え動作を行わず、次に積分値VoutCが所定値V1（カラー撮影と白黒撮影とを切り換えるために第１の基準値）より大きい場合にはダミーガラス3から赤外線カットフィルター2へ切り換える。積分値VoutCは赤外線光がカットされているため、カラー撮影した場合に実際に周りが明るくなったのか若しくは赤外線が照射されて白黒信号Youtが大きくなっているのか判断でき、従来例の従来のカラー／白黒切り換えカメラで赤外線が照射されているために生じるカラー／白黒切り換えのハンチング動作がなくなる。
【００２４】
なお、本実施例ではＣＣＤ5の受光面の周りにに赤外線カットフィルターを取り付けたが、図５に示すようにＣＣＤ5の受光部の一部であってもよい。また、図６に示すようにダミーガラス3の一部に取り付けてもよい。取り付ける赤外線カットフィルターの形状は本発明を限定する要素にはならない。
【００２５】
また、被写体からの光信号が多く赤外線カットフィルター2が挿入されており、カラー撮影が行われている状態では、赤外線カットフィルター20が取り付けられていない画素から出力される白黒信号Youtを積分して得られた積分値VoutNと所定値V0とを比較して、積分値VoutNが所定値V0より小さければ赤外線カットフィルター3を取り除いてダミーガラス3を挿入する動作及び出力(OUT)をＹｏｕｔに切り替える。
【００２６】
次に、本実施例のマイコン9の処理動作について説明する。
【００２７】
図７は白黒撮影からカラー撮影若しくはカラー撮影から白黒撮影へ切換を行うためのマイコン動作を示したフローチャート図である。
【００２８】
最初にダミーガラス2が挿入されていて、白黒撮影がされている状態から説明する。監視対象が明るくなってカラー撮影が可能かどうか判断するため、ＣＣＤの赤外線カットフィルターが取り付けられた部分から得られたＶoutCと白黒撮影からカラー撮影へ切り替えのための所定値Ｖ１とを比較してＶoutCが所定値Ｖ１より小さければ再度ステップ１を繰り返し、ＶoutCが所定値Ｖ１より大きければステップ２へ進み、ダミーガラス3から赤外線カットフィルター2へ切り換えるようにマイコンから9からモータ10へＦＣ（Ｈ）を出力し、モータ10はスライド機構4を操作してレンズ1とＣＣＤ5の間にあるダミーガラス3を抜き取り、赤外線カットフィルター2を挿入する。さらにステップ３へ進み、マイコン9から切り替えスイッチ11へＹＣ（Ｈ）を出力してＹoutからＣoutへ出力を切り換える。そして、ステップ４でスライド機構4が赤外線カットフィルター2へ切り換えたことを確認する。これにより、カラー撮影状態となる。
【００２９】
次に、今度は、監視対象が暗くなってカラー撮影が困難で白黒撮影をしなければどうかの判断を行うためステップ５で、ＶoutNが所定値Ｖ０以下になったかどうか判断をする。ＶoutNが所定値Ｖ０より大きければ現在の状態を維持し、ＶoutNが所定値Ｖ０以下であればステップ６へ進み、マイコン9からモータ10にＦＣ（Ｌ）を出力し、モータ10はスライド機構4を操作してレンズ1とＣＣＤ5の間にある赤外線カットフィルター2を抜き取り、ダミーガラス3を挿入する。さらにステップ７へ進み、マイコン9から切り替えスイッチ11へＹＣ（Ｌ）を出力してＣoutからＹoutへ出力を切り換える。そして、ステップ８でスライド機構4がダミーガラス2へ切り換えたことを確認する。これにより、白黒撮影状態となる。そしてステップ１へ戻り同様の動作を繰り返す。
【００３０】
なお、本実施例ではＣＣＤの受光面の一部に赤外線カットフィルターを取り付けたが、図６のようにダミーガラス3の一部に取り付けた場合には、その取り付けられた部分から得られる値（その部分の画素から取り出した値）のみで判断できるため所定値はＶ１のみでよく、さらに判断処理が簡単になる。すなわち、ＣＣＤの受光面の一部に赤外線カットフィルタ−を取り付けた場合には、赤外線カットフィルター2がレンズ1とＣＣＤ5の間にあるとき、ＣＣＤの受光面の一部に取り付けた赤外線カットフィルターを通過してくる光はそれ以前に赤外線カットフィルター2を通過しているため２重に赤外線カットフィルターを通過している。従って、判断のための初期値を１つにできない（同一としてもほとんど支障がない程度である）が、ダミーガラス3の一部に取り付けた場合にはそのように赤外線カットフィルターを２重に通過してくることがないから、所定値Ｖ０は必要なく所定値Ｖ１のみで判断できる。
【００３１】
【発明の効果】
ＣＣＤの受光面の一部に赤外線カットフィルターが取り付けられている場合若しくはダミーガラスの一部に赤外線カットフィルターが取り付けられている場合には、監視対象が暗くてレンズとＣＣＤの間にダミーガラスが挿入されているときであっても、その状態のままでレンズとＣＣＤの間に赤外線カットフィルターが挿入されたときのＣＣＤへの光の量を測定できるため、カラー撮影と白黒撮影の切り替えに伴うハンチング動作が無くなる。特に赤外線照射の場合の撮影には従来のようなハンチング動作が起こらない。
【００３２】
また、白黒撮影からカラー撮影に切り換えるためのしきい値にヒステリシス特性を設ける必要もなく、カメラの設置が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるカラー／白黒切換カメラの全体構成を示した図である。
【図２】ＣＣＤ5の受光面を示した図である。
【図３】ＣＣＤ5の受光面に取り付けるための赤外線カットフィルターである。
【図４】ＣＣＤ5に赤外線カットフィルターを取り付けた状態を示した図である。
【図５】ＣＣＤ5の受光面の一部に赤外線カットフィルターを取り付けた状態を示した図である。
【図６】白黒／カラーの切り換えに使用されるダミーガラス3と赤外線カットフィルター2が一体的に形成されたものである。
【図７】白黒撮影からカラー撮影若しくはカラー撮影から白黒撮影へ切換を行うためのマイコン動作を示したフローチャート図である。
【図８】従来のカラー／白黒切り換えカメラの全体構成を示した図である。
【図９】カラーＣＣＤ分光特性を示した図である。
【符号の説明】
２：赤外線カットフィルター、３：ダミーガラス、４：スライド機構、５：撮像素子（ＣＣＤ）、６：信号処理回路、９：マイコン、１０：モータ、１１：切り換えスイッチ

Claims

外部の明るさが所定の明るさよりも明るいときは撮像素子の前に赤外線カットフィルターを挿入してカラー撮影を行い、所定の明るさより暗いときには前記撮像素子の前から前記赤外線カットフィルターを抜き取ってダミーガラスを挿入して白黒撮影を行うカラー／白黒切換カメラにおいて、
前記所定の明るさを判断するために前記ダミーガラスの一部に赤外線カットフィルターを取り付けたことを特徴とするカラー／白黒切換カメラ。
前記カラー／白黒切換カメラは前記撮像素子からの信号に応じて白黒信号およびカラー信号を生成する信号処理手段と、
白黒撮影からカラー撮影に切り替えるための判断基準値とを備え、
白黒撮影時に出力される白黒信号のうち前記ダミーガラスに取り付けられた前記赤外線カットフィルターを通過して前記撮像素子に入射された該撮像素子の画素から出力される白黒信号と前記判断基準値とを比較した結果により白黒撮影からカラー撮影へ変更を行うことを特徴とする請求項１記載のカラー／白黒切換カメラ。