JP4630781B2 - 波長成分の割合検出装置及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、可視波長領域から赤外波長領域の波長光を撮像して得られる撮像信号に基づいて、光源に含まれる波長成分の割合を検出する波長成分の割合検出装置と、それを用いた撮像装置に関するものである。

従来、可視波長領域から赤外波長領域まで撮影領域を拡張した撮像装置として、例えば、特開２００３−２１９２５４号公報（特許文献１）「撮影モード切換え機能付きカメラ」が提案されている。
この従来例は、赤外カットフィルタの挿脱を自動的に行い、撮影モードを切換える赤外／可視共用カメラに関するもので、撮像素子から得られる輝度信号と色情報に基づいて撮影モードを決定している。
撮影モードの決定方法は、現在の撮影モードがカラー撮影モードの場合、輝度信号Ｙと予め設定された閾値Ｙ２との大小判別によって撮影モードの決定を行っている。
現在の撮影モードが白黒撮影モードの場合、輝度信号Ｙと予め設定された閾値Ｙ１との大小判別によって撮影モードの決定を行っている。
なお、閾値Ｙ１とＹ２は、Ｙ１＞Ｙ２と設定することで、赤外カットフィルタの除去により輝度信号が増加し、カラー撮影モード→白黒撮影モード→カラー撮影モード・・・を繰返すハンチングを防止している。
現在の撮影モードが白黒撮影モードの場合、輝度信号の他に色信号の分析を行い撮影モードの決定をしている。
色信号の分析は、赤色信号／緑色信号及び青色信号／緑色信号の２つの色比を求め、２つの色比が規定した分布範囲内に入るか否かによって撮像信号が近赤外光によるものか否かを判断している。
ここで撮像素子の色別の感度特性に着目すると、８００［ｎｍ］付近から長波長に対しては、色の種類にかかわらずほぼ感度が同一になる特徴を有する。
このため、撮像信号が近赤外光によるものの場合は、前記２つの色比が規定した分布範囲内に収まるとしている。
撮像信号が近赤外光によるものと判断した場合、白黒撮影モードのままとする。
また、前記色信号の分析は、撮影画面全体の色信号の平均値を利用しても良い。
しかし、撮像画面を複数のブロックに分割し、各ブロックの色信号の平均値に対し、各々撮像信号が近赤外光によるものか否かの判断を行っても良いとしている。
特開２００３−２１９２５４号公報

上述の従来の赤外カットフィルタの挿脱を自動的に行うカメラでは、６５０［ｎｍ］〜８００［ｎｍ］までの赤外波長成分の検出及び光源に含まれる可視波長成分と赤外波長成分の割合を検出できなかった。
このため、白熱灯や太陽光等の可視波長成分と赤外波長成分の両方を含む混合光源下において、赤外カットフィルタの除去時から挿入を行った後のカラー撮影画面の輝度が不安定となる問題がある。
そこで、本発明は、赤外波長成分及び光源に含まれる可視波長成分と赤外波長成分の割合を検出し、白熱灯あるいは太陽光等の可視波長成分と赤外波長成分の両方を含む混合光源下において、赤外カットフィルタの除去時から挿入を行った後のカラー撮影画面の輝度を安定することができる波長成分の割合検出装置及びそれを用いた撮像装置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に係る波長成分の割合検出装置は、被写体からの反射光が入射される撮像光学系と、
前記撮像光学系から前記反射光が入射され透過される撮像素子カラーフィルタと、
前面に配置される前記撮像素子カラーフィルタを介して前記反射光が入射され、前記撮像素子カラーフィルタの可視波長領域から赤外波長領域の波長光を撮像し撮像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像信号から撮影画面中の複数の領域について色差信号を平均化して抽出する抽出手段と、
前記撮像素子カラーフィルタの赤外波長領域において赤色成分が多く透過される第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの赤外波長領域において３色成分がほぼ同量透過される第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、光源に占める割合を前記抽出された色差信号に基づいて各々検出する検出手段と、を有したことを特徴とする。
さらに、本発明に係る波長成分の割合検出装置は、前記抽出された色差信号のＲ−Ｙ軸とＢ−Ｙ軸とから成る直交座標系において、前記抽出された色差信号の分布が、前記撮像素子カラーフィルタの分光透過特性に基づく定義線及び規定座標の近傍に集中している度合いを位置関係に基づいて評価することで、
前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合を、前記検出手段は各々検出することを特徴とする。

さらに、本発明に係る波長成分の割合検出装置は、前記定義線は、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域に各々単波長光を照射して前記色差信号の分布を検出し、前記色差信号のＲ−Ｙ軸とＢ−Ｙ軸とから成る直交座標系において、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域における前記検出された色差信号の分布を近似した近似線であり、
前記規定座標は、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域における前記検出された色差信号の分布が集中する座標の近似座標であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る波長成分の割合検出装置は、前記位置関係に基づいて評価することとは、前記抽出された色差信号と、前記定義線及び前記規定座標との最短距離の分散値を求め、前記分散値を各々総和したものを前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域及び前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の評価値とし、
予め記憶してある前記分散値の総和と、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合との相関データから、
前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合を検出することを特徴とする。

さらに、本発明に係る波長成分の割合検出装置は、被写体からの反射光が入射される撮像光学系と、
前記撮像光学系から前記反射光が入射され透過される撮像素子カラーフィルタと、
前面に配置される前記撮像素子カラーフィルタを介して前記反射光が入射され、前記撮像素子カラーフィルタの可視波長領域から赤外波長領域の波長光を撮像し撮像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像信号から撮影画面中の複数の領域について色差信号と輝度信号を平均化して抽出する抽出手段と、
前記撮像素子カラーフィルタの赤外波長領域において赤色成分が多く透過される第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの赤外波長領域において３色成分がほぼ同量透過される第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、光源に占める割合を前記抽出された色差信号と輝度信号との比に基づいて各々検出する検出手段と、を有したことを特徴とする。

さらに、本発明に係る波長成分の割合検出装置は、前記撮像素子により前記可視波長領域から前記赤外波長領域の波長光を撮像して得られた撮像信号から、撮影画面中の複数の領域について色差信号と輝度信号を平均化して抽出する抽出手段と、
前記抽出された色差信号と輝度信号との比を求める算出手段と、
前記色差信号と輝度信号との比であるＲ−Ｙ／Ｙ軸とＢ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系において、前記算出された色差信号と輝度信号との比の分布が、前記撮像素子カラーフィルタの分光透過特性に基づく定義線及び規定座標の近傍に集中している度合いを位置関係に基づいて評価することで、
前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合を、前記検出手段は各々検出することを特徴とする。

さらに、本発明に係る波長成分の割合検出装置は、前記定義線は、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域に各々単波長光を照射して前記色差信号と輝度信号との比の分布を検出し、前記色差信号と輝度信号との比であるＲ−Ｙ／Ｙ軸とＢ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系において、前記第１の赤外波長領域における前記検出した色差信号と輝度信号との比の分布を近似した近似線であり、
前記規定座標は、前記第２の赤外波長領域における前記検出された色差信号と輝度信号との比の分布が集中する座標の近似座標であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る波長成分の割合検出装置は、前記位置関係に基づく評価することとは、前記算出された色差信号と輝度信号との比と、前記定義線及び前記規定座標との最短距離の分散値を求め、前記分散値を各々総和したものを前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域及び前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の評価値とし、
予め記憶してある前記分散値の総和と、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合との相関データから、
前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合を検出することを特徴とする。

さらに、本発明に係る撮像装置は、前記波長成分の割合検出装置と、
前記撮像光学系と前記撮像素子カラーフィルタの間の光路中に赤外カットフィルタを介在させ、あるいは、離脱させるフィルタ移動手段と、
前記撮像素子から得られる前記撮影画面全体の前記輝度信号、及び、請求項１から８のいずれかに記載の波長成分の割合検出装置により得られる前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合に基づいて、前記撮影画面中の可視波長成分の輝度を算出する可視波長成分の輝度算出手段と、
前記算出された前記可視波長成分の輝度に基づいて、前記フィルタ移動手段を制御して前記光路中に赤外カットフィルタを介在させ、あるいは、離脱させるフィルタ切換え手段と、を有することを特徴とする。

図1に各光源に含まれる波長成分の光量の割合の違いを示す。
通常の赤外カットフィルタのカット波長帯域は６５０［ｎｍ］付近であり、赤外カットフィルタ挿入時は、６５０［ｎｍ］以降の赤外波長成分の光量は全てカットされる。
光源が蛍光灯の場合、図1に示されるように赤外波長成分の光量をほとんど含まないため、赤外カットフィルタ挿入に伴う光量の変化はほとんどない。
しかし、光源が白熱灯や赤外照明の場合、図1に示されるように赤外波長成分の光量を多く含むため、赤外カットフィルタ挿入に伴う光量の減少が大きい。
赤外カットフィルタの除去時において、光源に含まれる赤外波長成分の光量の割合を検出することができれば、赤外カットフィルタ挿入時の可視波長成分のみの光量を算出することが可能である。
それに基づいて赤外カットフィルタの挿入タイミングを決定すれば、カラー撮影画面の輝度を安定化させることが可能である。

第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域は、原色または補色カラーフィルタの赤外波長領域における各色の分光透過特性に基づいて定義される。
図２に原色カラーフィルタの分光透過特性図、図３に補色カラーフィルタの分光透過特性図が示される。
図２に示されるように原色カラーフィルタの６５０［ｎｍ］〜８２０［ｎｍ］付近の波長帯では、赤色信号Ｒが最も透過率が高く、緑色信号Ｇ及び青色信号Ｂの透過率は低い。
よってこの波長成分の光が、前面に原色カラーフィルタを配した撮像素子に入射した場合、得られる色情報は赤色成分が支配的となる。
図３に示されるように補色カラーフィルタの６５０［ｎｍ］〜８２０［ｎｍ］付近の波長帯では、イエローＹｅ（Ｒ＋Ｇ）及びマゼンダＭｇ（Ｒ＋Ｂ）の透過特性がほぼ同一であり、透過率が最も高い。このため、シアンＣｙ（Ｇ＋Ｂ）の透過率のみ低い。
よって、この波長成分をもつ光が、前面に補色カラーフィルタを配した撮像素子に入射した場合においても、得られる色情報は赤色成分が支配的となる。
この赤色成分が支配的となる領域を第１の赤外波長領域とする。
また、図２及び図３に示されるように８２０［ｎｍ］付近〜長波長の波長帯では、原色及び補色カラーフィルタのどちらにおいても、３色成分がほぼ同量透過される。
よって、この波長成分の光が、前面に原色または補色カラーフィルタを配した撮像素子に入射した場合に得られる色情報は無彩色となる。
この色情報が無彩色を示す領域を第２の赤外波長領域とする。
第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の波長帯域の幅は、撮像素子カラーフィルタの分光透過特性によって若干変わる。
しかし、一般的な撮像素子カラーフィルタにおける赤外波長領域では、赤色成分が多く透過される第１の赤外波長領域と、３色成分がほぼ同量透過される第２の赤外波長領域とに大別することができる。

ここで、原色及び補色カラーフィルタの第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の波長帯において、撮像素子の輝度信号出力が同値になるように、単波長光（例えば６５０［ｎｍ］から４０［ｎｍ］毎）を照射して色差信号を取得する。
色差信号のＲ−Ｙ軸とＢ−Ｙ軸とから成る直交座標系において、原色カラーフィルタにおける第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の各単波長光の色差信号とその近似線が図４に示される。
また、補色カラーフィルタにおける第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の各単波長光の色差信号とその近似線が図５に示される。
第１の赤外波長領域に相当する６５０［ｎｍ］〜８２０［ｎｍ］付近までの色差信号は、図４及び図５共に形状は異なる。
しかし、赤色信号Ｒから無彩色を表す座標中心までの近似線上に分布する特性を有し、これを本発明における定義線とする。即ち、定義線＝近似線である。
また、第２の赤外波長領域に相当する８２０［ｎｍ］以降の色差信号は全て無彩色を表す座標中心に分布する特徴を有し、これを本発明における規定座標とする。
本発明における定義線は、使用する原色または補色カラーフィルタの分光透過特性によって形状が変化するため、使用する撮像素子カラーフィルタ毎に分光透過特性より算出、もしくは測定して定義線を求めておく必要がある。

ここで、光源に赤外成分がほとんど無い蛍光灯下、もしくは、赤外カットフィルタを介した撮影した場合、つまり、可視波長成分のみでの撮影をした場合を説明する。
この可視波長成分のみでの撮影をした場合に撮影画面中の複数の領域について平均化して抽出された色差信号の分布が図６（Ａ）に示されたものと仮定する。
この可視波長成分に第１の赤外波長領域の波長成分が加わると、前記抽出された色差信号は前記可視波長成分での色差信号と、第１の赤外波長領域の色差信号、つまり近似線上の座標が表す色差信号との混合色となる。
よって、可視波長成分に第１の赤外波長領域の波長成分が加わった場合、色差信号の分布は図６（Ｂ）に示されるように近似線の近傍に集中する特性を有する。
近似線の近傍に集中する度合いは、可視波長成分に対する第１の赤外波長領域の波長成分の比率に依存し、第１の赤外波長領域の波長成分が多いほど近似線の近傍に集中する。
可視波長成分に第２の赤外波長領域の波長成分が加わると、前記抽出された色差信号は前記可視波長成分での色差信号と、第２の赤外波長領域の色差信号、つまり規定座標が表す無彩色の色差信号との混合色となる。
よって、可視波長成分に第２の赤外波長領域の波長成分が加わった場合、色差信号の分布は図６（Ｃ）に示されるように規定座標の近傍に集中する特性を有する。
規定座標の近傍に集中する度合いは、可視波長成分に対する第２の赤外波長領域の波長成分の比率に依存し、第２の赤外波長領域の波長成分が多いほど規定座標の近傍に集中する。
ここで、これら第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の波長成分が、撮影画面中の複数の領域について抽出された色差信号に及ぼす影響特性を利用する。
色差信号のＲ−Ｙ軸とＢ−Ｙ軸とから成る直交座標系において、前記抽出された色差信号が、定義線及び規定座標の近傍に集中している度合いを位置関係に基づいて評価する。
この評価により光源に含まれる第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の波長成分の割合を各々検出することが可能である。
前記抽出された色差信号が、定義線の近傍に集中している度合いを定量的に評価する方法として、前記抽出された各々の色差信号と、定義線との最短距離の分散値を算出する。 さらに、それら分散値を総和したものを評価値として用いるようにする。
前記算出された定義線との分散値の総和と第１の赤外波長領域の波長成分の割合は、一般的な被写体において図８（Ａ）に示される関係がある。
よって、前記関係データを予め記憶手段に記憶しておけば、前記算出された定義線との分散値の総和と記憶データに基づいて、第１の赤外波長領域の波長成分の割合を決定することができる。
前記抽出された色差信号が、規定座標の近傍に集中している度合いを定量的に評価する方法として、前記抽出された各々の色差信号と、規定座標との最短距離の分散値を算出する。さらに、それら分散値を総和したものを評価値として用いるようにする。
前記算出された規定座標との分散値の総和と第２の赤外波長領域の波長成分の割合は、一般的な被写体において図８（Ｂ）に示される関係がある。
よって、前記関係データを予め記憶手段に記憶しておけば、前記算出された規定座標との分散値の総和と記憶データに基づいて、第２の赤外波長領域の波長成分の割合を決定することができる。

前記抽出された各々の色差信号と、定義線及び規定座標との最短距離の分散値を算出し、それら分散値を総和することで、前記抽出された各々の色差信号が、どのようなばらつきをもって分布しているかも評価することできる。
例えば、図７に示される被写体に含まれる色が、第１の赤外波長領域における色（定義線付近）及び第２の赤外波長領域における色（規定座標付近）に近い色が大半を占めていたとする。
第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域に近い色が分布する範囲は、定義線及び規定座標の周辺となり、最短距離の分散値は小さくなる。
しかし、撮影画面中における複数の領域のうち、１つの領域でも定義線及び規定座標からはなれた分布をもつものがあれば、最短距離の分散値は大きくなる。
このため、全ての分散値の総和は、第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の波長成分が混入した光源下で撮影した分散値の総和より大きくなる。
よって、図７に示される色差信号の分布が定義線及び規定座標付近に偏っている場合であっても、赤外波長成分Ａ及びＢの割合の決定を大きく誤ることがない。

本発明の波長成分の割合検出装置によれば、赤外カットフィルタを除去した状態において、撮影画面の全光量のうち赤外成分がどの程度の割合を占めるかを検出できる。
このため、可視成分の光量、すなわち赤外カットフィルタを挿入した状態における撮影画面の輝度を予測することができる。
よって、予測した撮影画面の輝度に基づいて、赤外カットフィルタの挿入のタイミングを決定すれば、赤外カットフィルタ挿入後の撮影画面の輝度を安定化させることができる。
本発明の撮像装置によれば、撮像装置である赤外カットフィルタ切換え機能付きカメラに、前記波長成分の割合検出装置を備えることで、赤外カットフィルタ挿入時の可視成分の輝度を予測できる。
このため、撮影光源の種類にかかわらず赤外カットフィルタの自動挿脱を適切なタイミングで行うことができる。

以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。

図９を参照して本発明の実施例１の波長成分の割合検出装置を説明する。
さらに、図１０を参照して本発明の実施例１の波長成分の割合検出装置が組み込まれた
本発明の実施例の撮像装置である赤外カットフィルタ切換え機能付きカメラを説明する。ここで赤外カットフィルタ切換え機能とは、撮像光学系と撮像素子カラーフィルタの間の光路中に赤外カットフィルタを介在させ、あるいは、離脱させるフィルタ移動手段を備えることである。図１０に示される撮像光学系１において、撮像した被写体からの反射光は光路長補正フィルタ２を透過し、撮像素子の前面に配置される撮像素子カラーフィルタ４を介して撮像素子５に入射される。
撮像素子５からのアナログ撮像信号は増幅器７によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器８によってデジタル撮像信号に変換される。
撮像信号出力２０１は、Ａ／Ｄ変換器８からの撮像信号を赤色信号Ｒ、青色信号Ｂ、緑色信号Ｇに分解した撮像信号出力である。
ＷＢ処理部２０２は撮像信号のＲゲイン及びＢゲインを調整し、適切なホワイトバランスに調整する処理部である。
色分離マトリクス（ＭＴＸ）２０３は、適正なホワイトバランスに調整された赤色信号Ｒ、青色信号Ｂ、緑色信号Ｇを、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び、輝度信号Ｙに変換する処理部である。
色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び、輝度信号Ｙは映像信号合成部２１１により映像信号として合成され外部へ出力される。
赤外カットフィルタ３が除去され、光路長補正フィルタ２が挿入されている場合、その映像信号は赤外光の混入により色バランスが崩れてしまう。
よって、光路長補正フィルタ２が挿入されている状態での撮影では、通常、映像信号合成部２１１において、色分離マトリクス２０３から得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを破棄し、輝度信号Ｙのみの白黒映像を出力している。
本発明の実施例１の波長成分の割合検出装置１００は、図１０に示される映像信号処理回路２００において得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを用いて波長成分の割合を検出する装置である。さらに、映像信号処理回路２００及びマイクロコンピュータ３００における演算処理の一部である。

図９に示される波長成分の割合検出装置における撮像信号出力２０１は、撮像光学系と撮像素子カラーフィルタを介した撮像素子より、可視波長領域から赤外波長領域の波長光を撮像して得られた撮像信号の出力である。
図９に示される波長成分の割合検出装置における撮像信号出力２０１は、図１０に示される赤外カットフィルタ切換え機能付きカメラにおいては、光路長補正フィルタ２が挿入された状態で撮像された撮像信号の出力である。
ＷＢ処理部２０２は撮像信号のＲゲイン及びＢゲインを調整し、適切なホワイトバランスに調整する処理部である。
しかし、赤外波長領域の波長光が混入した映像信号は色バランスが崩れているため、Ｒゲイン及びＢゲインを固定値として調整しても良い。
色分離マトリクス（ＭＴＸ）２０３は、赤色信号Ｒ、青色信号Ｂ、緑色信号Ｇを、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び、輝度信号Ｙに変換する。
変換された撮像信号のうち、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは画面分割部２０４に入力される。
画面分割部２０４は撮影画面中の色差信号を複数の領域に分割する処理部であり、分割された複数の領域に各々含まれる色差信号は、平均値演算部２０５において分割された複数の領域ごとに平均化される。
画面分割部２０４において、撮影画面の分割数を増やし領域を細分化するほど、色差信号の抽出精度が向上する。
画面分割数の増加に伴う、各領域における抽出色の変化の様子が図１１に示される。
分割数が少ないと抽出される色は被写体の色と背景色との混合色となる。
分割数が増えるに従って、被写体の色と背景色との分離が明確になり、分割数が十分な数に達すると被写体の色及び背景色を、純色または純色に近い混合色で抽出できる。
よって、撮影画面中に含まれる被写体の色を正確に抽出できる確率を上げるには、撮影画面の分割数を増やし、可能な限り領域を細分化して色差信号を抽出することが望ましい。
画面分割部２０４及び平均値演算部２０５によって平均化抽出された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは波長成分割合演算部３０１に入力される。
波長成分割合演算部３０１は、入力された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、ＷＢ処理部２０２におけるホワイトバランスの調整値、及びメモリ３０２における格納データを参照して波長成分の割合を決定する。

波長成分割合演算部３０１における具体的な処理が図１２に示される。
ステップＳ５００において、平均値演算部２０４から得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを画面分割部２０４で分割した領域の数だけ格納する。
次に、ステップＳ５０１において、ＷＢ処理部２０２におけるホワイトバランスの調整値を読み出し、前処理から変更がないか確認する。
色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙはホワイトバランスの調整値よって値が異なるため、ステップＳ５０１において変更が確認された場合、ステップＳ５０２の処理が必要となる。
つまり、現在のホワイトバランス調整値に対応したＲ−Ｙ軸とＢ−Ｙ軸とから成る直交座標系の定義線及び規定座標を、メモリ３０２から読み込み直すステップＳ５０２の処理が必要である。
色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが、同じ撮影画像から取り出したもの、あるいはホワイトバランス調整値が前処理の撮影画面と同様であった場合、ホワイトバランスの調整値に変更がないためステップＳ５０２の処理は省略される。
また、ＷＢ処理部２０２において、ホワイトバランス調整値を常に固定とした場合も、同様にステップＳ５０２の処理は省略される。
ステップＳ５０３において、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙと定義線との最短距離を演算する。
ステップＳ５０４において、前記最短距離の分散値を演算し、ステップＳ５０５で前記分散値を格納する。
ステップＳ５０６において、撮影画面を分割した領域全てについてステップＳ５０３からステップＳ５０５までの処理がなされたかを確認する。
領域全てについて処理が終了していない場合、ステップＳ５０３からステップＳ５０５までの処理を繰返す。
領域全てについて処理が終了した場合は、ステップＳ５０７に進み、ステップＳ５０５において格納された分散値を総和する処理を行う。
ステップＳ５０８では、ステップＳ５０７で演算された分散値の総和と、予めメモリ３０２に記憶してある分散値総和と赤外波長成分Ａの割合との相関データ（図８（Ａ）参照）を照合し、赤外波長成分Ａの割合Ｐ_ＩＲＡを決定する。
ステップＳ５０９において、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙと規定座標との最短距離を演算する。
ステップＳ５１０において、前記最短距離の分散値を演算し、ステップＳ５１１で前記分散値を格納する。
ステップＳ５１２において、撮影画面を分割した領域全てについてステップＳ５０９からステップ５１１までの処理がなされたかを確認する。
領域全てについて処理が終了していない場合、ステップＳ５０９からステップＳ５１１までの処理を繰返す。
領域全てについて処理が終了した場合は、ステップＳ５１３に進み、ステップＳ５１１において格納された分散値を総和する処理を行う。
ステップＳ５１４では、ステップＳ５１３で演算された分散値の総和と、予めメモリ３０２に記憶してある分散値総和と赤外波長成分Ｂの割合との相関データ（図８（Ｂ）参照）を照合し、赤外波長成分Ｂの割合Ｐ_ＩＲＢを決定する。
赤外波長成分Ａの割合Ｐ_ＩＲＡを決定するステップＳ５０３からステップＳ５０８までの処理と、赤外波長成分Ｂの割合Ｐ_ＩＲＢを決定するステップＳ５０９からステップＳ５１４までの処理は、どちらを先に行っても良い。

図１０に示される波長成分の割合検出装置１００での処理を行い演算された第１の赤外波長領域の波長成分及び第２の赤外波長領域の波長成分の割合ＰＩＲＡ、ＰＩＲＢは、可視波長成分輝度演算部３１１に入力される。
可視波長成分輝度演算部３１１は、以下により光源に含まれる可視波長成分の輝度を演算する（輝度算出手段）。
つまり、第１の赤外波長領域の波長成分及び第２の赤外波長領域の波長成分の割合ＰＩＲＡ、ＰＩＲＢと、平均値演算部２０５から得られる撮影画面全体の平均輝度Ｙを用いて、光源に含まれる可視波長成分の輝度を演算する。
演算された可視波長成分の輝度ＹＶは撮影モード決定部３１２に入力される。
撮影モード決定部３１２は、入力された可視波長成分の輝度ＹＶと予め設定してある撮影モード切換え条件閾値ＹＤとを比較し、撮影モードを切換えるか否かを決定する。
可視波長成分輝度演算部３１１及び撮影モード決定部３１２はマイクロコンピュータ３００における演算処理の一部であり、行われる処理は波長成分割合演算部３０１の処理（図１２参照）の後に続く処理である。

次に、図１３に示される可視波長成分輝度演算部３１１及び撮影モード決定部３１２で行われる処理について説明する。
ステップＳ５８０において第１の赤外波長領域の波長成分及び第２の赤外波長領域の波長成分の割合値Ｐ_ＩＲＡ、Ｐ_ＩＲＢより、１−（Ｐ_ＩＲＡ＋Ｐ_ＩＲＢ）を演算処理する。
これにより光源に含まれる第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域以外の波長成分、すなわち、可視波長成分の割合を算出する。
次に、ステップＳ５８１において、平均値演算部２０５より撮影画面全体の平均輝度Ｙを取得する。
ステップＳ５８２において、取得した平均輝度ＹとステップＳ５８０において演算した可視波長成分の割合とを乗算することで、光源に含まれる可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖを演算する。
演算された可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖは撮影モード決定部３１２の処理へ入力される。
ステップＳ５８３において、予め設定してある撮影モード切換え閾値Ｙ_Ｄと可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖの比較を行う。
可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖが撮影モード切換え閾値Ｙ_Ｄの値を上回っていれば、撮影モードの切換えを決定する。
撮影モードの切換えを決定した場合、ステップＳ５８４において、制御回路９にフィルタの切換え信号を出力する。
このステップＳ５８４と共に、ステップＳ５８５において、映像信号合成部２１１に色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの破棄を中止し、カラー映像信号の合成処理を行うよう信号を出力する。
制御回路９は、撮影モード決定部３１２からの信号を受け、フィルタ駆動モータ６にフィルタ駆動のための制御信号を送る。
また、映像信号合成部２１１は撮影モード決定部３１２からの信号を受け、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの破棄を中止し、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び輝度信号Ｙを合成したカラー映像信号を出力する。
上記のように構成すると、光源に含まれる可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖを検出することができ、可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖと予め設定した撮影モード切換え閾値Ｙ_Ｄに基づいて撮影モードを決定することできる。
よって、光源に含まれる赤外波長成分の量に関わらず、赤外カットフィルタの除去時から挿入を行った後のカラー撮影画面の輝度を、撮影モード切換え閾値Ｙ_Ｄ付近の値で安定化させることができる。

次に本発明の波長成分の割合検出装置において、低輝度下の撮影における波長成分の割合検出に対応した本発明の実施例２について説明する。
低輝度下における撮影を考えた場合、撮像素子から得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、輝度信号Ｙの低下に伴い、同様に低下する。
図１４において、同一色を低輝度Ｙ_Ａ及びＹ_Ｂにおいて撮影した場合に得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの分布の違いが示される。
低輝度Ｙ_Ａ及びＹ_ＢにはＹ_Ａ＜Ｙ_Ｂの関係があり、低輝度Ｙ_Ｂにおいて撮影した場合に、ある色の色差信号と、Ｒ−Ｙ軸、Ｂ−Ｙ軸から成る直交座標系の中心との距離がｒ_１、ｒ_２であったと仮定する。
ここで、低輝度Ｙ_Ａにおいて撮影した場合、前記色の色差信号と、Ｒ−Ｙ軸、Ｂ−Ｙ軸から成る直交座標系の中心との距離は凡そｒ_１×Ｙ_Ａ／Ｙ_Ｂ、ｒ_２×Ｙ_Ａ／Ｙ_Ｂの関係を有する。
ここで、低輝度Ｙ_Ａ及びＹ_Ｂにおいて色差信号と輝度信号との比であるＲ−Ｙ／Ｙ及びＢ−Ｙ／Ｙを演算し、Ｒ−Ｙ／Ｙ軸、Ｂ−Ｙ／Ｙ軸から成る直交座標系の中心との距離を算出する。
この算出と共にｒ_１／Ｙ_Ｂ、ｒ_２／Ｙ_Ｂの値を得ることができる。
よって、低輝度下における撮影の場合には、色差信号と輝度信号との比であるＲ−Ｙ／Ｙ及びＢ−Ｙ／Ｙを評価値として用いることで、輝度信号Ｙの値によらない色情報の評価が可能となる。

ここで色差信号と輝度信号の比であるＲ−Ｙ／Ｙ軸とＢ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系の定義線及び規定座標について説明する。
原色及び補色カラーフィルタの第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の波長帯において、撮像素子の輝度信号出力が同値になるように単波長光（例えば６５０［ｎｍ］から４０［ｎｍ］毎）を照射する。
この照射により色差信号を取得した結果が図４及び図５に示される。
よって、色差信号と輝度信号の比であるＲ−Ｙ／Ｙ軸とＢ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系におきかえても、原色及び補色カラーフィルタにおける定義線及び規定座標の形状は図１５に示されるように同様となる。
色差信号であるＲ−Ｙ軸とＢ−Ｙ軸とから成る直交座標系における場合と同様に以下のように波長成分の割合を検出することが可能である。
つまり、複数の領域について平均化抽出された各々の色差信号と輝度信号との比の分布が、前記Ｒ−Ｙ／Ｙ軸とＢ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系における定義線及び規定座標の近傍に集中している度合いを位置関係に基づいて評価する。この評価により波長成分の割合を検出することが可能である。

このため、低輝度下の撮影における波長成分の割合検出に対応した図１６に示される実施例の構成も可能である。
この図１６に示される実施例は、色差信号と輝度信号との比であるＲ−Ｙ／Ｙ軸、Ｂ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系を用いて波長成分の割合を検出する構成である。
図１６に示される波長成分の割合検出装置を組み込んだ赤外カットフィルタ切換え機能付きカメラを図１７を参照して説明する。
なお、図１６及び図１７に示される符号の内、図９及び図１０に示される実施例と同様の機能を有する部分については、同符号で示される。
図１７に示される撮像光学系１において、撮像した被写体からの反射光は光路長補正フィルタ２を透過し、撮像素子カラーフィルタ４を介して撮像素子５に入射される。
撮像素子５からのアナログ撮像信号は増幅器７によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器８によってデジタル撮像信号に変換される。
撮像信号出力２０１は、Ａ／Ｄ変換器８からの撮像信号を赤色信号Ｒ、青色信号Ｂ、緑色信号Ｇに分解した撮像信号出力である。
ＷＢ処理部２０２は撮像信号のＲゲイン及びＢゲインを調整し、適切なホワイトバランスに調整する処理部である。
色分離マトリクス（ＭＴＸ）２０３は、適正なホワイトバランスに調整された赤色信号Ｒ、青色信号Ｂ、緑色信号Ｇを、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び、輝度信号Ｙに変換する処理部である。
色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び、輝度信号Ｙは映像信号合成部２１１により映像信号として合成され外部へ出力される。
赤外カットフィルタ３が除去され、光路長補正フィルタ２が挿入されている場合、その映像信号は赤外光の混入により色バランスが崩れてしまう。
よって、光路長補正フィルタ２が挿入されている状態での撮影では、通常、映像信号合成部２１１において、色分離マトリクス２０３から得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを破棄し、輝度信号Ｙのみの白黒映像を出力している。
本発明の実施例の波長成分の割合検出装置１００は、図１７に示される映像信号処理回路２００において得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを用いて波長成分の割合を検出する装置である。
この波長成分の割合を検出する装置は、映像信号処理回路２００及びマイクロコンピュータ３００における演算処理の一部である。

図１６に示される波長成分の割合検出装置における撮像信号出力２０１は、撮像光学系と撮像素子カラーフィルタを介した撮像素子より、可視波長領域から赤外波長領域の波長光を撮像して得られた撮像信号の出力である。
図１６に示される波長成分の割合検出装置における撮像信号出力２０１は、図１０に示される赤外カットフィルタ切換え機能付きカメラにおいては、光路長補正フィルタ２が挿入された状態で撮像された撮像信号の出力である。
ＷＢ処理部２０２は撮像信号のＲゲイン及びＢゲインを調整し、適切なホワイトバランスに調整する処理部である。
しかし、赤外波長領域の波長光が混入した映像信号は色バランスが崩れているため、Ｒゲイン及びＢゲインを固定値として調整しても良い。
色分離マトリクス（ＭＴＸ）２０３は、赤色信号Ｒ、青色信号Ｂ、緑色信号Ｇを、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び、輝度信号Ｙに変換する。
変換された撮像信号のうち、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び輝度信号Ｙは画面分割部２５１に入力される。
画面分割部２５１は撮影画面中の色差信号及び輝度信号を複数の領域に分割する処理部であり、分割された複数の領域に各々含まれる色差信号及び輝度信号は、平均値演算部２５２において分割された複数の領域ごとに平均化される。
画面分割部２５１において、撮影画面の分割数を増やし領域を細分化するほど、色差信号と輝度信号の抽出精度が向上する。

画面分割数の増加に伴う、各領域における抽出色及び輝度の変化の様子が図１１に示される。
分割数が少ないと抽出される情報は、被写体と背景の色及び輝度が混合した情報となる。
分割数が増えるにしたがって、被写体と背景との色及び輝度の分離が明確になっていき、分割数が十分な数に達すると被写体と背景の情報を、実際の色及び輝度と近い値で抽出できるようになる。
よって、撮影画面中に含まれる被写体の色及び輝度を正確に抽出できる確率を上げるには、撮影画面の分割数を増やし、可能な限り領域を細分化して色差信号と輝度信号を抽出することが望ましい。
画面分割部２５１及び平均値演算部２５２によって平均化抽出された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び輝度信号Ｙは、Ｒ−Ｙ／Ｙ、Ｂ−Ｙ／Ｙ演算部３５１において、色差信号と輝度信号の比であるＲ−Ｙ／Ｙ、Ｂ−Ｙ／Ｙに変換される。
変換された色差信号と輝度信号の比であるＲ−Ｙ／Ｙ、Ｂ−Ｙ／Ｙは、波長成分割合演算部３５２に入力される。
波長成分割合演算部３５２は、入力された色差信号と輝度信号の比Ｒ−Ｙ／Ｙ、Ｂ−Ｙ／Ｙ、ＷＢ処理部２０２におけるホワイトバランスの調整値、及びメモリ３５３における格納データを参照して波長成分の割合を決定する。

図１８を参照して、波長成分割合演算部３５２における具体的な処理を説明する。
ステップＳ５５０において、平均値演算部２５２から得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを画面分割部２５１で分割した領域の数だけ格納する。
次にステップＳ５５１において、ＷＢ処理部２０２におけるホワイトバランスの調整値を読み出し、前処理から変更がないか確認する。
色差信号と輝度信号の比Ｒ−Ｙ／Ｙ、Ｂ−Ｙ／Ｙはホワイトバランスの調整値よって値が異なる。
このため、ステップＳ５５１において変更が確認された場合、以下のステップＳ５５２の処理が必要である。
つまり、現在のホワイトバランス調整値に対応したＲ−Ｙ／Ｙ軸とＢ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系の定義線及び規定座標をメモリ３５３から読み込み直すステップＳ５５２の処理が必要である。
色差信号と輝度信号の比Ｒ−Ｙ／Ｙ、Ｂ−Ｙ／Ｙが、同じ撮影画像から取り出したものである場合、あるいは、ホワイトバランス調整値が前処理の撮影画面と同様であった場合、ホワイトバランスの調整値に変更がない。
このため、ステップＳ５５２の処理は省略される。
また、ＷＢ処理部２０２において、ホワイトバランス調整値を常に固定とした場合も、同様にステップＳ５５２の処理は省略される。
ステップＳ５５３において、色差信号と輝度信号の比Ｒ−Ｙ／Ｙ、Ｂ−Ｙ／Ｙと定義線との最短距離を演算する。
ステップＳ５５４において、前記最短距離の分散値を演算し、ステップＳ５５５で前記分散値を格納する。
ステップＳ５５６において、撮影画面を分割した領域全てについてステップＳ５５３からステップＳ５５５までの処理がなされたかを確認する。
領域全てについて処理が終了していない場合、ステップＳ５５３からステップＳ５５５までの処理を繰返す。
領域全てについて処理が終了した場合は、ステップＳ５５７に進み、ステップＳ５５５において格納された分散値を総和する処理を行う。
ステップＳ５５８では、ステップＳ５５７で演算された分散値の総和と、予めメモリ３５３に記憶してある分散値総和と赤外波長成分Ａの割合との相関データを照合し、赤外波長成分Ａの割合Ｐ_ＩＲＡを決定する。
ステップＳ５５９において、色差信号と輝度信号の比Ｒ−Ｙ／Ｙ、Ｂ−Ｙ／Ｙと規定座標との最短距離を演算する。
ステップＳ５６０において、前記最短距離の分散値を演算し、ステップＳ５６１で前記分散値を格納する。
ステップＳ５６２において、撮影画面を分割した領域全てについてステップＳ５５９からステップ５６１までの処理がなされたかを確認する。
領域全てについて処理が終了していない場合、ステップＳ５５９からステップＳ５６１までの処理を繰返す。
領域全てについて処理が終了した場合は、ステップＳ５６３に進み、ステップＳ５６１において格納された分散値を総和する処理を行う。
ステップＳ５６４では、ステップＳ５６３で演算された分散値の総和と、予めメモリ３５３に記憶してある分散値総和と赤外波長成分Ｂの割合との相関データを照合し、赤外波長成分Ｂの割合Ｐ_ＩＲＢを決定する。
赤外波長成分Ａの割合Ｐ_ＩＲＡを決定するステップＳ５５３からステップＳ５５８までの処理と、赤外波長成分Ｂの割合Ｐ_ＩＲＢを決定するステップＳ５５９からステップＳ５６４までの処理は、どちらを先に行っても良い。

図１７において波長成分の割合検出装置１００での処理を行い演算された赤外波長成分Ａ及びＢの割合Ｐ_ＩＲＡ、Ｐ_ＩＲＢは、可視波長成分輝度演算部３１１に入力される。
可視波長成分輝度演算部３１１は赤外波長成分Ａ及びＢの割合Ｐ_ＩＲＡ、Ｐ_ＩＲＢと、平均値演算部２０５から得られる撮影画面全体の平均輝度Ｙを用いて、光源に含まれる可視波長成分の輝度を演算する。
演算された可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖは撮影モード決定部３１２に入力される。
撮影モード決定部３１２は、入力された可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖと予め設定してある撮影モード切換え条件閾値Ｙ_Ｄとを比較し、撮影モードを切換えるか否かを決定する。
可視波長成分輝度演算部３１１及び撮影モード決定部３１２はマイクロコンピュータ３００における演算処理の一部であり、行われる処理は波長成分割合演算部３５２の処理（図１８参照）の後に続く処理である。
なお、可視波長成分輝度演算部３１１及び撮影モード決定部３１２で行われる処理は、図９及び図１０に示される実施例の場合と同様の処理であり、図１３に示される。
ステップＳ５８０において第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の割合値Ｐ_ＩＲＡ、Ｐ_ＩＲＢより、１−（Ｐ_ＩＲＡ＋Ｐ_ＩＲＢ）を演算処理する。
これにより光源に含まれる第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域以外の波長成分、すなわち可視波長成分の割合を算出する。
次に、ステップＳ５８１において、平均値演算部２０５より撮影画面全体の平均輝度Ｙを取得する。
ステップＳ５８２において、取得した平均輝度ＹとステップＳ５８０において演算した可視波長成分の割合とを乗算することで、光源に含まれる可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖを演算する。
演算された可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖは撮影モード決定部３１２の処理へ入力される。
ステップＳ５８３において、予め設定してある撮影モード切換え閾値Ｙ_Ｄと可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖの比較を行う。
可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖが撮影モード切換え閾値Ｙ_Ｄの値を上回っていれば、撮影モードの切換えを決定する。
撮影モードの切換えを決定した場合、ステップＳ５８４において、制御回路９にフィルタの切換え信号を出力する。
このステップＳ５８４と共に、ステップＳ５８５において、映像信号合成部２１１に色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの破棄を中止し、カラー映像信号の合成処理を行うよう信号を出力する。
制御回路９は、撮影モード決定部３１２からの信号を受け、フィルタ駆動モータ６にフィルタ駆動のための制御信号を送る。
また、映像信号合成部２１１は撮影モード決定部３１２からの信号を受け、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの破棄を中止し、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ及び輝度信号Ｙを合成したカラー映像信号を出力する。
上記のように構成すると、低輝度下においても光源に含まれる可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖをより正確に検出することができる。
さらに、可視波長成分の輝度Ｙ_Ｖと予め設定した撮影モード切換え閾値Ｙ_Ｄに基づいて撮影モードを決定することできる。
よって、光源に含まれる赤外波長成分の量に関わらず、赤外カットフィルタの除去時から挿入を行った後のカラー撮影画面の輝度を、撮影モード切換え閾値Ｙ_Ｄ付近の値で安定化させることができる。

各光源に含まれる波長成分の光量の割合の特性図である。 原色カラーフィルタの分光透過特性図である。 補色カラーフィルタの分光透過特性図である。 原色カラーフィルタに赤外波長成分の単波長光を照射した場合における波長別の色差信号の推移状態図である。 補色カラーフィルタに赤外波長成分の単波長光を照射した場合における波長別の色差信号の推移状態図である。 可視波長成分のみの光源下で同一被写体を照射した場合において、補色カラーフィルタで抽出された色差信号の分布状態図である。 可視波長成分と赤外波長成分Ａとの混合光源下で同一被写体を照射した場合において、補色カラーフィルタで抽出された色差信号の分布状態図である。 可視波長成分と赤外波長成分Ｂとの混合光源下で同一被写体を照射した場合において、補色カラーフィルタで抽出された色差信号の分布状態図である。 被写体に含まれる色が、第１の赤外波長領域及び第２の赤外波長領域の波長成分が示す色と近い色に偏っている場合における、色差信号の分布と距離分散の関係図である。 一般的な被写体における定義線との分散値の総和と補色カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の割合との関係図である。 一般的な被写体における規定座標との分散値の総和と補色カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の割合との関係図である。 本発明の実施例の波長成分の割合検出装置の部分構成図である。 本発明の実施例の波長成分の割合検出装置を用いた本発明の実施例の撮像装置である赤外カットフィルタ切換え機能付きカメラの構成図である。 本発明の実施例の波長成分の割合検出装置における画面分割数による色差信号の抽出精度の説明図である。 波長成分割合演算部におけるフローチャートである。 可視波長成分輝度演算部及び撮影モード決定部におけるフローチャートである。 低輝度における輝度信号と色差信号の関係説明図である。 色差信号と輝度信号との比Ｒ−Ｙ／Ｙ軸とＢ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系における定義線及び規定座標図である。 低輝度下の撮影に対応した形態の波長成分の割合検出装置の説明図である。 本発明の実施例の波長成分の割合検出装置を用いた本発明の実施例の撮像装置である赤外カットフィルタ切換え機能付きカメラの構成図である。 低輝度下の撮影に対応した形態での波長成分割合演算部におけるフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像光学系
２ 光路長補正フィルタ
３ 赤外カットフィルタ
４ 撮像素子カラーフィルタ
５ 撮像素子
７ 増幅器
８ Ａ／Ｄ変換器
１００ 波長成分の割合検出装置
２００ 映像信号処理回路
２０１ 撮像信号出力
２０２ ＷＢ処理部
２０３ 色分離マトリクス（ＭＴＸ）
２１１ 映像信号合成部
３００ マイクロコンピュータ

Claims (9)

1. 被写体からの反射光が入射される撮像光学系と、
   前記撮像光学系から前記反射光が入射され透過される撮像素子カラーフィルタと、
   前面に配置される前記撮像素子カラーフィルタを介して前記反射光が入射され、前記撮像素子カラーフィルタの可視波長領域から赤外波長領域の波長光を撮像し撮像信号を出力する撮像素子と、
   前記撮像信号から撮影画面中の複数の領域について色差信号を平均化して抽出する抽出手段と、
   前記撮像素子カラーフィルタの赤外波長領域において赤色成分が多く透過される第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの赤外波長領域において３色成分がほぼ同量透過される第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、光源に占める割合を前記抽出された色差信号に基づいて各々検出する検出手段と、を有したことを特徴とする波長成分の割合検出装置。
2. 前記抽出された色差信号のＲ−Ｙ軸とＢ−Ｙ軸とから成る直交座標系において、前記抽出された色差信号の分布が、前記撮像素子カラーフィルタの分光透過特性に基づく定義線及び規定座標の近傍に集中している度合いを位置関係に基づいて評価することで、
   前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合を、前記検出手段は各々検出することを特徴とする請求項１記載の波長成分の割合検出装置。
3. 前記定義線は、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域に各々単波長光を照射して前記色差信号の分布を検出し、前記色差信号のＲ−Ｙ軸とＢ−Ｙ軸とから成る直交座標系において、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域における前記検出された色差信号の分布を近似した近似線であり、
   前記規定座標は、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域における前記検出された色差信号の分布が集中する座標の近似座標であることを特徴とする請求項２記載の波長成分の割合検出装置。
4. 前記位置関係に基づいて評価することとは、前記抽出された色差信号と、前記定義線及び前記規定座標との最短距離の分散値を求め、前記分散値を各々総和したものを前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域及び前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の評価値とし、
   予め記憶してある前記分散値の総和と、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合との相関データから、
   前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合を検出することを特徴とする請求項２または３記載の波長成分の割合検出装置。
5. 被写体からの反射光が入射される撮像光学系と、
   前記撮像光学系から前記反射光が入射され透過される撮像素子カラーフィルタと、
   前面に配置される前記撮像素子カラーフィルタを介して前記反射光が入射され、前記撮像素子カラーフィルタの可視波長領域から赤外波長領域の波長光を撮像し撮像信号を出力する撮像素子と、
   前記撮像信号から撮影画面中の複数の領域について色差信号と輝度信号を平均化して抽出する抽出手段と、
   前記撮像素子カラーフィルタの赤外波長領域において赤色成分が多く透過される第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの赤外波長領域において３色成分がほぼ同量透過される第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、光源に占める割合を前記抽出された色差信号と輝度信号との比に基づいて各々検出する検出手段と、を有したことを特徴とする波長成分の割合検出装置。
6. 前記撮像素子により前記可視波長領域から前記赤外波長領域の波長光を撮像して得られた撮像信号から、撮影画面中の複数の領域について色差信号と輝度信号を平均化して抽出する抽出手段と、
   前記抽出された色差信号と輝度信号との比を求める算出手段と、
   前記色差信号と輝度信号との比であるＲ−Ｙ／Ｙ軸とＢ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系において、前記算出された色差信号と輝度信号との比の分布が、前記撮像素子カラーフィルタの分光透過特性に基づく定義線及び規定座標の近傍に集中している度合いを位置関係に基づいて評価することで、
   前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合を、前記検出手段は各々検出することを特徴とする請求項５記載の波長成分の割合検出装置。
7. 前記定義線は、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域に各々単波長光を照射して前記色差信号と輝度信号との比の分布を検出し、前記色差信号と輝度信号との比であるＲ−Ｙ／Ｙ軸とＢ−Ｙ／Ｙ軸とから成る直交座標系において、前記第１の赤外波長領域における前記検出した色差信号と輝度信号との比の分布を近似した近似線であり、
   前記規定座標は、前記第２の赤外波長領域における前記検出された色差信号と輝度信号との比の分布が集中する座標の近似座標であることを特徴とする請求項６記載の波長成分の割合検出装置。
8. 前記位置関係に基づく評価することとは、前記算出された色差信号と輝度信号との比と、前記定義線及び前記規定座標との最短距離の分散値を求め、前記分散値を各々総和したものを前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域及び前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の評価値とし、
   予め記憶してある前記分散値の総和と、前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合との相関データから、
   前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合を検出することを特徴とする請求項６または７記載の波長成分の割合検出装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の波長成分の割合検出装置と、
   前記撮像光学系と前記撮像素子カラーフィルタの間の光路中に赤外カットフィルタを介在させ、あるいは、離脱させるフィルタ移動手段と、
   前記撮像素子から得られる前記撮影画面全体の前記輝度信号、及び、請求項１から８のいずれかに記載の波長成分の割合検出装置により得られる前記撮像素子カラーフィルタの第１の赤外波長領域の波長成分の光量と、前記撮像素子カラーフィルタの第２の赤外波長領域の波長成分の光量とが、前記光源に占める割合に基づいて、前記撮影画面中の可視波長成分の輝度を算出する可視波長成分の輝度算出手段と、
   前記算出された前記可視波長成分の輝度に基づいて、前記フィルタ移動手段を制御して前記光路中に赤外カットフィルタを介在させ、あるいは、離脱させるフィルタ切換え手段と、を有することを特徴とする撮像装置。

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