JP5471550B2 - 撮像装置、撮像装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、撮像装置の制御方法及びプログラムに関する。

ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置には、赤外線を撮影できるものがある。赤外線を撮影できる撮像装置を使用して撮影する場合、撮影環境が明るい昼間時は、ＣＣＤイメージセンサーの前段に赤外線カットフィルタを装着して撮影を行う。一方、撮影環境が暗い夜間時は、赤外線カットフィルタを光路上から外して撮影を行う。赤外線カットフィルタを外したり装着したりして撮影することによって、ＣＣＤイメージセンサーに入射する入射光量が増加したり減少したりする。

特許文献１では、赤外線カットフィルタを装着して撮影するデイモードと、赤外線カットフィルタを外して撮影するナイトモードの二つの撮影モードを切り替える技術が開示されている。

特開２００４−１２０２０２号公報

撮像装置には、撮影環境の明るさに応じて、ゲインを制御して撮影することで、得られる被写体像が適切な明るさになるように調整するものがある。そして、赤外線を撮影できる撮像装置は、ゲイン値や検出された輝度値を基準に、赤外線カットフィルタを装着して撮影するデイモードと、赤外線カットフィルタを外して撮影するナイトモードを切り替える。

画像が目標の明るさレベルになるようにゲインのみを調整する場合、デイモードでもナイトモードでも撮影環境が暗くなるにつれてゲインが上昇する。その結果、撮影環境が暗くなると撮影によって得られる画像のＳ／Ｎ比が悪化するという問題がある。

ところで、撮像装置には、赤外線を被写体に向けて照射する赤外線照射機能を有し、赤外線を反射した被写体を撮影するものがある。赤外線を照射することによって、夜間時に被写体をより確実に撮影できる。赤外線照射機能を有する撮像装置は、撮影環境の明るさに応じて、ゲインと赤外線照射強度を制御して撮影することで、得られる被写体像が適切な明るさになるように調整する。

しかし、ナイトモードにおけるゲインと赤外線照射強度の制御において、ゲインを優先して上昇させて撮影すると、撮影によって得られる画像のＳ／Ｎ比が悪化するという問題がある。一方、ナイトモードでゲインより赤外線照射強度を優先して上昇させて撮影すると、ナイトモードに遷移した後、人が撮像装置の前に立ったときに、被写体からの反射光量の増加によってデイモードに戻り、人が去ったのち再びナイトモードに遷移することがある。このようにデイモードとナイトモードが繰り返され、撮像装置の動作が不安定になるという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、赤外線カットフィルタを光路上から外し、赤外線を被写体に照射するナイトモードにおいて、画像のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な、新規かつ改良された撮像装置、撮像装置の制御方法及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被写体からの光を受けて光を電気信号に変換する撮像素子と、被写体と撮像素子を結ぶ光路側に取り外し可能に設けられ、撮像素子に入射する光のうち赤外線領域を除去する赤外線カットフィルタと、被写体に向けて赤外線を照射する赤外線照射部と、撮像素子に入射した入射光量に基づいて画像が目標とする明るさになるようにゲインを制御するゲイン制御部と、赤外線カットフィルタが光路上に設置されて撮影するデイモードと、赤外線カットフィルタが光路上から外れて撮影するナイトモードとを切り替え、デイモードからナイトモードへ移行した直後から、ナイトモードでは、入射光量が減少するにつれて、ゲインを第１ゲイン値で一定のまま赤外線照射部の照射強度をゼロから上昇させ、照射強度が最大になった後、更に入射光量が減少したときは、ゲインを第１ゲイン値から上昇させる制御部とを備える撮像装置が提供される。

上記制御部は、ナイトモードでは、入射光量が増加するにつれて、赤外線照射部の照射強度を最大のままゲインを低下させ、ゲインが第１ゲイン値になった後、更に入射光量が増加したときは、ゲインを第１ゲイン値で一定のまま照射強度を最大からゼロへ低下させてもよい。

上記制御部は、ナイトモードでは、照射強度がゼロになった後、更に入射光量が増加したときは、第１ゲイン値からヒステリシスを減算した値までゲインを低下させてもよい。

上記制御部は、ゲインが飽和したときと、入射光量が予め決められた値より低いときの二つの条件を満たした時にデイモードからナイトモードへ切り替えてもよい。

上記制御部は、ゲインが第１ゲイン値からヒステリシスを減算した値より低下した時にナイトモードからデイモードへ切り替えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被写体と撮像素子を結ぶ光路側に取り外し可能に設けられ、撮像素子に入射する光のうち赤外線領域を除去する赤外線カットフィルタが、撮像素子と被写体を結ぶ光路上に設置されて撮影するデイモードと、赤外線カットフィルタが光路上から外れて撮影するナイトモードとを切り替えるステップと、デイモードからナイトモードへ移行した直後から、ナイトモードでは、撮像素子に入射した入射光量が減少するにつれて、入射光量に基づいて画像の明るさを制御するゲインを第１ゲイン値で一定のまま、被写体に向けて赤外線を照射する赤外線照射部の照射強度をゼロから上昇させるステップと、照射強度が最大になった後、更に入射光量が減少したときは、ゲインを第１ゲイン値から上昇させるステップとを備える撮像装置の制御方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被写体と撮像素子を結ぶ光路側に取り外し可能に設けられ、撮像素子に入射する光のうち赤外線領域を除去する赤外線カットフィルタが、撮像素子と被写体を結ぶ光路上に設置されて撮影するデイモードと、赤外線カットフィルタが光路上から外れて撮影するナイトモードとを切り替える手段、デイモードからナイトモードへ移行した直後から、ナイトモードでは、撮像素子に入射した入射光量が減少するにつれて、入射光量に基づいて画像の明るさを制御するゲインを第１ゲイン値で一定のまま、被写体に向けて赤外線を照射する赤外線照射部の照射強度をゼロから上昇させる手段、照射強度が最大になった後、更に入射光量が減少したときは、ゲインを第１ゲイン値から上昇させる手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。

以上説明したように本発明によれば、赤外線カットフィルタを光路上から外し、赤外線を被写体に照射するナイトモードにおいて、画像のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る撮像装置１００を示すブロック図である。 ゲイン、赤外線ＬＥＤ１１４及び絞り１０６と、輝度との関係を示すグラフである。 撮像装置１００のデイモードからナイトモードへの移行の判別動作を示すフローチャートである。 撮像装置１００のナイトモードからデイモードへの移行の判別動作を示すフローチャートである。 デイモードからナイトモードに移行するときの絞り１０６、ゲイン及び赤外線ＬＥＤ１１４の動作を示すフローチャートである。 ナイトモードからデイモードに移行するときのゲイン及び赤外線ＬＥＤの動作を示すフローチャートである。 デイモードからナイトモードに移行した後のゲイン制御を示すフローチャートである。 ゲイン及び絞りと、輝度との関係を示すグラフである。 ゲイン、赤外線ＬＥＤ及び絞りと、輝度との関係を示すグラフである。 ゲイン、赤外線ＬＥＤ及び絞りと、輝度との関係を示すグラフである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．一実施形態の構成
２．一実施形態の動作
３．一実施形態の効果

＜１．一実施形態の構成＞
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置１００を示すブロック図である。

撮像装置１００は、例えば動画像を撮影するビデオカメラ等であり、デイモード（Day
Mode）とナイトモード（Night Mode）の二つのモードで被写体を撮影する。デイモードでは、赤外線カットフィルタ１０４が光路上に設置されて、主に昼間時に可視光線領域を撮影する。ナイトモードでは、赤外線カットフィルタ１０４が光路上から外れて、主に夜間時に赤外線領域を撮影する。

撮像装置１００は、例えばズームレンズ１０２と、赤外線カットフィルタ１０４と、絞り１０６と、フォーカスレンズ１０８と、ＣＣＤイメージセンサー１１２と、赤外線ＬＥＤ１１４と、赤外線カットフィルタ駆動部１２２と、赤外線ＬＥＤ駆動部１２４と、ゲイン制御・Ａ／Ｄ変換部１３２と、カメラ信号処理部１３４と、制御部１３６などを有する。

ズームレンズ１０２は、レンズの焦点距離を変化させ、画角を拡大したり縮小したりする。赤外線カットフィルタ１０４は、入射する光から赤外線を除去し、赤外線が除去された光を出射する。絞り１０６は、光量を変化させて、明るさを調整する。フォーカスレンズ１０８は、ＣＣＤイメージセンサー１１２上に被写体像を結像させて、画像のピントが合うように調整する。

赤外線カットフィルタ１０４は、赤外線カットフィルタ駆動部１２２によって、被写体とＣＣＤイメージセンサー１１２を結ぶ光路上に設置されたり、光路上から外されたりする。赤外線カットフィルタ駆動部１２２は、制御部１３６によって制御される。

撮像装置１００では、ズームレンズ１０２、赤外線カットフィルタ１０４、絞り１０６及びフォーカスレンズ１０８を介して、被写体からの光がＣＣＤイメージセンサー１１２へ照射される。ＣＣＤイメージセンサー１１２は、可視光線領域及び赤外線領域の撮影が可能である。ＣＣＤイメージセンサー１１２は、照射された入射光を電気信号へ変換し、電気信号をゲイン制御・Ａ／Ｄ変換部１３２へ出力する。ＣＣＤイメージセンサー１１２は、赤外線領域の感度があるため、撮像装置１００は暗い場所でも撮影できる。

ゲイン制御・Ａ／Ｄ変換部１３２は、ＣＣＤイメージセンサー１１２からの画像信号を増幅し、デジタル化する。そして、ゲイン制御・Ａ／Ｄ変換部１３２は、ゲイン制御及びデジタル化した画像信号をカメラ信号処理部１３４へ出力する。

カメラ信号処理部１３４は、入力された画像信号に対して信号処理、例えば色分離、輪郭補正等を行う。色分離は、画像信号から輝度信号及び色差信号を生成し、生成した輝度信号及び色差信号から原色のＲ、Ｇ、Ｂ信号を分離する。輪郭補正は、被写体の輪郭の強調を行う。また、カメラ信号処理部１３４は、画像信号の明るさを検波し、その結果を制御部１３６に出力する。

赤外線ＬＥＤ１１４は、赤外線の照射を行う。赤外線ＬＥＤ１１４は、赤外線ＬＥＤ駆動部１２４によって、オンオフ制御及び照射強度制御され、赤外線の照射を開始、終了したり、照射強度を変更したりする。赤外線ＬＥＤ１１４が被写体に赤外線を照射することによって、夜間などの暗い撮影環境において、明るく撮影でき、赤外線領域の撮影をより確実に行うことができる。

制御部１３６は、例えばマイクロコンピュータであり、演算処理及び各種構成要素の制御を行う。制御部１３６は、例えば赤外線カットフィルタ１０４、赤外線ＬＥＤ１１４、絞り１０６などを制御する。また、制御部１３６は、ゲイン制御信号によってゲイン制御・Ａ／Ｄ変換部１３２を制御する。更に、制御部１３６は、カメラ信号処理部１３４と通信し、カメラ信号処理部１３４を制御する。制御部１３６は、カメラ信号処理部１３４から受けた検波値に基づいて、デイモード及びナイトモードの切り替え等を行う。

＜２．一実施形態の動作＞
次に、本実施形態に係る撮像装置１００の動作について説明する。

［デイモードからナイトモードへの移行］
まず、図２及び図５を参照して、デイモードからナイトモードに移行するときの絞り１０６、ゲイン及び赤外線ＬＥＤ１１４の動作について説明する。図２は、ゲイン、赤外線ＬＥＤ１１４及び絞り１０６と、輝度との関係を示すグラフであり、図２（Ａ）はデイモードからナイトモードの切り替えを示す。図５は、デイモードからナイトモードに移行するときの絞り１０６、ゲイン及び赤外線ＬＥＤ１１４の動作を示すフローチャートである。

撮影環境が暗くなるにつれて、画像が目標の明るさレベルになるように、まず絞り１０６を閉の状態から開の状態へ移行させる（ステップＳ３１）。絞り１０６による制御は、絞り１０６が最大に開放されるまで継続する（ステップＳ３２）。

絞り１０６が最大に開放されたのちは、画像の明るさは、ゲインによって調整される。撮影環境が暗くなると、撮像装置１００はゲインを上昇させる（ステップＳ３３）。ゲインが飽和して、一定時間経過すると、デイモードからナイトモードへ移行する（ステップＳ３４）。

ナイトモードへ移行してゲインが安定したときの値が、第１ゲイン値Ｇ１として記憶される。そして、撮影環境が更に暗くなったとき、ゲインを第１ゲイン値Ｇ１で固定したまま（ステップＳ３５）、赤外線ＬＥＤ１１４の照射強度を０から上昇させる（ステップＳ３６）。赤外線ＬＥＤ１１４の照射強度は、照射強度が最大になるまで上昇させていく（ステップＳ３７）。ゲインを上昇させず、赤外線ＬＥＤ１１４の照射によって被写体を撮影することによって、画像のＳ／Ｎ比を向上できる。

赤外線ＬＥＤの照射強度が最大になったとき、撮影環境がまだ暗い場合は、ゲインを第１ゲイン値Ｇ１から上昇させる（ステップＳ３８）。ゲインは、ゲインが飽和して最大になるまで上昇させていく。

［ナイトモード移行時のゲイン制御について］
ここで、図７を参照して、デイモードからナイトモードに移行した時のゲイン制御について説明する。図７は、デイモードからナイトモードに移行した後のゲイン制御を示すフローチャートである。

上述した通り、デイモードで撮影環境が暗くなり、ゲインが飽和して一定時間が経過すると、デイモードからナイトモードに移行する。ナイトモードでは、赤外線カットフィルタ１０４が光路上から外れる。

そして、ナイトモードに移行した時点で、一旦ゲインを０に低下させる（ステップＳ５１）。次に、ゲインを０から増加させて（ステップＳ５２）、画像が目標の明るさレベルになるようにゲインを調整する（ステップＳ５３）。ナイトモードでは、ＣＣＤイメージセンサー１１２に赤外線が入射するため、デイモードに比べて入射光量が増加し、ゲインがその分低くなる。

画像が目標の明るさレベルになって、ゲインが安定したときの現在のゲインを第１ゲイン値Ｇ１に設定する（ステップＳ５４）。そして、第１ゲイン値Ｇ１を記憶しておく（ステップＳ５５）。

［ナイトモードからデイモードへの移行］
次に、図２及び図６を参照して、ナイトモードからデイモードに移行するときのゲイン及び赤外線ＬＥＤ１１４の動作について説明する。図２（Ｂ）はナイトモードからデイモードの切り替えを示す。図６は、ナイトモードからデイモードに移行するときのゲイン及び赤外線ＬＥＤの動作を示すフローチャートである。

ナイトモードにおいて、撮影環境が暗く、検波値（輝度）が低い時点では、赤外線ＬＥＤ１１４の照射強度は最大になっており、ゲインも飽和している。そして、検波値が上昇するにつれて、まず、赤外線ＬＥＤ１１４の照射強度を低下させるのでなく、赤外線ＬＥＤ１１４の照射強度を最大に固定したまま（ステップＳ４１）、撮影環境の明るさに応じてゲインを低下させていく（ステップＳ４２）。ゲインを低下させて、赤外線ＬＥＤ１１４の照射によって被写体を撮影することによって、画像のＳ／Ｎ比を向上できる。

次に、ゲインの低下によって、現在のゲインがナイトモード移行時に記憶した第１ゲイン値Ｇ１まで低下したか否かを判断する（ステップＳ４３）。ゲインが第１ゲイン値Ｇ１まで低下したとき、赤外線ＬＥＤ１１４の照射強度を最大から次第に低下させていく（ステップＳ４４）。このとき、ゲインは第１ゲイン値Ｇ１に固定されている。そして、赤外線の照射強度が０に到達するまで、撮影環境の明るさに応じて赤外線ＬＥＤ１１４の照射強度を低下させていく（ステップＳ４５）。

赤外線ＬＥＤ１１４の照射強度が０に到達して、撮影環境がまだ明るい場合は、ゲインを低下させていく（ステップＳ４６）。そして、現在のゲインが、保存していた収束時のゲイン（即ちナイトモードへ移行した時の第１ゲイン値Ｇ１）からヒステリシスを減算した値（＝ゲインのＮ→Ｄ閾値）まで低下したか否かを判断する（ステップＳ４７）。現在のゲインがＮ→Ｄ閾値より低下して一定時間経過したとき、ナイトモードからデイモードに移行する（ステップＳ４８）。

デイモードに移行することによって、撮像装置１００の光路上に赤外線カットフィルタ１０４が設置される。その結果、デイモードに切り替わる直前のナイトモードの時よりも入射光量が減少するため、ゲインはその分高くなる。そして、デイモードでは、撮影環境の明るさに応じてゲインを調整する（ステップＳ４９）。例えば、撮影環境が明るくなるにつれて、ゲインを低下させていく。ゲインが０に到達した後は、図２（Ｂ）に示すように、検波値に応じて絞り１０６を閉鎖していく。

［デイモードからナイトモードへの移行の判別動作について］
次に、図３を参照して、撮像装置１００のデイモードからナイトモードへの移行の判別動作について詳細に説明する。図３は、撮像装置１００のデイモードからナイトモードへの移行の判別動作を示すフローチャートである。図３の開始から終了までは１フレームを示し、１フレームの間に検波値とゲインが１回取得され、状態の更新が行われる。

まず、画像信号から検波値（輝度値）とゲインが取得される（ステップＳ１）。ゲインは、例えばアナログゲイン（Again）と、デジタルゲイン（Dgain）の両方が取得される。次に、現在の状態（State）がRunningであるか、Waitであるか、Checkであるかが判断される（ステップＳ２）。

現在の状態がデイモードからナイトモードへの判定を実行しているRunningであれば、ゲインが飽和しているか否かが判断される（ステップＳ６）。ゲインが飽和していない場合は、Ｄ→Ｎカウントは０のままとする（ステップＳ１３）。Ｄ→Ｎカウントは、検波値が閾値以下になったとき、ゲイン（Again、Dgain）が最大値に達しているときの２条件を満たしている時間を計測するための積算値であり、設定値以上になったときナイトモードに移行する。

ゲインが飽和している場合は、検波値のＤ→Ｎ判定閾値を読み出して（ステップＳ７）、検波値がＤ→Ｎ判定閾値以下であるか否かが判断される（ステップＳ８）。Ｄ→Ｎ判定閾値は、デイモードからナイトモードへの移行を判断するための検波値に関する閾値である。検波値がＤ→Ｎ判定閾値より大きい場合は、Ｄ→Ｎカウントは０のままとする（ステップＳ１３）。一方、検波値がＤ→Ｎ判定閾値以下である場合は、Ｄ→Ｎカウントに１を加算（インクリメント）する（ステップＳ９）。

そして、現在のＤ→Ｎカウントを読み出して（ステップＳ１０）、現在のＤ→Ｎカウントが設定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。現在のＤ→Ｎカウントが設定値より小さい場合は、現在実行しているRunning状態を維持する。一方、Ｄ→Ｎカウントが設定値以上である場合は、ナイトモードに移行し、状態をWaitに遷移させる（ステップＳ１２）。即ち、検波値が閾値以下になったとき、ゲイン（Again、Dgain）が最大値に達しているときの２条件を指定時間満たすと、ナイトモードに移行する。

Wait状態は、ナイトモードに移行した直後にCheck状態に遷移するまで数秒間（例えば２秒間）待つ状態である。Check状態は、ナイトモードにおいて検波値が安定しているか否かを判断する状態である。Check状態で、検波値が安定していると判断された場合はナイトモードからデイモードへの判定を実行するRunning状態に遷移する。

ステップＳ２で、現在の状態がWaitと判断されると、Waitカウントに１を加算（インクリメント）する（ステップＳ３）。Waitカウントは、Wait状態を継続している時間を計測するための積算値であり、設定値以上になったときCheck状態に遷移する。

そして、現在のWaitカウントが設定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ４）。現在のWaitカウントが設定値より小さい場合は、現在実行しているWait状態を維持する。一方、Waitカウントが設定値以上である場合は、状態（State）をCheckに遷移させる（ステップＳ５）。即ち、Wait状態に遷移するとWait状態が数秒間維持され、その後Check状態に遷移される。

ステップＳ２で、現在の状態がCheckと判断されると、ステップＳ１で取得された現フレームの検波値と、前フレームの検波値との差分を算出する（ステップＳ１４）。そして、算出された差分が閾値以下であるか否かが判断される（ステップＳ１５）。ここでの閾値は、検波値が１フレーム間で大きく変化しているか又は安定しているかを判断するための値である。

差分が閾値以下である場合は、安定カウントに１を加算（インクリメント）する（ステップＳ１６）。安定カウントは、ナイトモードに移行した後、検波値が安定しているか否かを判断するための値であり、設定値以上になったときナイトモードからデイモードへの判定を実行するRunning状態に遷移する。

差分が閾値より大きい場合は、検波値が安定していないため、安定カウントの加算を行わない。そして、現在の安定カウントが設定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ１７）。現在の安定カウントが設定値以上である場合は、現在のゲインを第１ゲイン値Ｇ１として保存する（ステップＳ１８）。その後、状態（State）をナイトモードからデイモードへの判定を実行するRunning状態に遷移させる（ステップＳ１９）。一方、現在の安定カウントが設定値より小さい場合は、現在実行しているCheck状態を維持する。Check状態では、ナイトモードに移行した後、検波値が安定しているかどうかが判断でき、検波値が安定している場合はナイトモードからデイモードへの判定を開始する。一方、検波値が安定していない状態では、ナイトモードからデイモードへの判定を開始しないため、ナイトモードからデイモードに戻りにくくなりハンチングが生じづらくなる。

［ナイトモードからデイモードへの移行の判別動作について］
次に、図４を参照して、撮像装置１００のナイトモードからデイモードへの移行の判別動作について説明する。図４は、撮像装置１００のナイトモードからデイモードへの移行の判別動作を示すフローチャートである。図４の開始から終了までは１フレームを示し、１フレームの間に検波値とゲインが１回取得され、Ｎ→Ｄカウントの更新が行われる。Ｎ→Ｄカウントは、ゲインがＮ→Ｄ閾値以下になっている時間を計測するための積算値であり、設定値以上になったときデイモードに移行する。

まず、画像信号から輝度値（検波値）とゲインが取得される（ステップＳ２１）。そして、デイモードからナイトモードへ移行した時に保存した第１ゲイン値Ｇ１を読み出す（ステップＳ２２）。

次に、現在のゲインが収束時のゲイン、即ちナイトモードへ移行した時に保存した第１ゲイン値Ｇ１からヒステリシスを減算した値（＝ゲインのＮ→Ｄ閾値）以下であるか否かが判断される（ステップＳ２３）。

現在のゲインがＮ→Ｄ閾値より大きい場合は、Ｎ→Ｄカウントはゼロのままとする（ステップＳ２８）。一方、現在のゲインがＮ→Ｄ閾値以下である場合は、Ｎ→Ｄカウントに１を加算（インクリメント）する（ステップＳ２４）。そして、現在のＮ→Ｄカウントを読み出して（ステップＳ２５）、現在のＮ→Ｄカウントが設定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ２６）。

現在のＮ→Ｄカウントが設定値より小さい場合は、現在実行しているナイトモードを維持する。一方、Ｎ→Ｄカウントが設定値以上である場合は、デイモードに移行させる（ステップＳ２７）。このように、ナイトモードからデイモードへの移行は、ゲインで判別する。

＜３．本実施形態の効果＞
以上、本実施形態によれば、ナイトモードに移行した後、ゲインを最大にする前に赤外線ＬＥＤ１１４の照射強度を制御するため、ゲインが最大になってから赤外線ＬＥＤの照射強度を制御する方法に比べて、Ｓ／Ｎ比が良くなる。

また、ナイトモードからデイモードへの移行は、ゲインで判別するため、赤外線ＬＥＤ１１４から照射されて被写体で反射する反射光が著しく増加したときに、誤ってデイモードに戻ることがない。

次に、デイモードとナイトモードの二つのモードを有する撮像装置について、本実施形態と異なる方法で二つのモードを切り替える方法について説明する。

図８に、デイモードとナイトモードの切り替えの一例を示す。図８は、ゲイン及び絞りと、輝度との関係を示すグラフであり、図８（Ａ）はデイモードからナイトモードの切り替えを示し、図８（Ｂ）はナイトモードからデイモードの切り替えを示す。

図８に示す例では、デイモードからナイトモードへの切り替えは、例えば検波値（検出され輝度値）とゲインの両方を条件とする。撮像装置は、デイモードにおいて、撮影環境が次第に暗くなるとゲインを上昇させて、画像が目標の明るさレベルになるように明るさを調整する。そして、撮影環境がある程度暗くなるとゲインが飽和する。ゲインが飽和して、かつ輝度値が閾値を低下したときに、撮像装置は、デイモードからナイトモードへ切り替える。

ナイトモードでは、赤外線カットフィルタが外れて赤外線がＣＣＤイメージセンサーに入射する。従って、ナイトモードに切り替わる直前のデイモードの時よりも入射光量が増加するため、図８（Ａ）に示すようにゲインはその分低くなる。撮像装置は、画像が目標の明るさレベルになってゲインが安定したときのゲインを第１ゲイン値Ｇ１として記憶する。

図８に示す例は、ゲインのみで画像の明るさを調整する場合であり、ナイトモードに移行した後は、図８（Ａ）に示すようにゲインを上昇させて、画像の明るさを調整する。この方法では、赤外線ＬＥＤ等の赤外線照射機能を使用しないで、ゲインのみで画像の明るさを調整するため、明るさを制御できる範囲が狭い。また、ゲインを上げるため、画像のＳ／Ｎ比が悪化するという問題がある。一方、本実施形態によれば、赤外線照射機能を使用するため、ゲインのみで画像の明るさを調整する必要がなく、明るさを制御できる範囲が広くなる。また、画像のＳ／Ｎ比の悪化を防止できる。

図８（Ｂ）に示すように、ナイトモードからデイモードへの移行は、ゲインで判別する。即ち、デイモードからナイトモード移行したときに記憶した第１ゲイン値Ｇ１にヒステリシスを持たせて、第１ゲイン値Ｇ１からヒステリシス幅を減算した値をナイトモードからデイモードへの閾値（Ｎ→Ｄ閾値）に設定する。ゲインがＮ→Ｄ閾値より低下したとき、ナイトモードからデイモードへ移行する。

次に、図９に、デイモードとナイトモードの切り替えの他の一例を示す。図９は、ゲイン、赤外線ＬＥＤ及び絞りと、輝度との関係を示すグラフであり、図９（Ａ）はデイモードからナイトモードの切り替えを示し、図９（Ｂ）はナイトモードからデイモードの切り替えを示す。

図９に示す例は、ナイトモードで、図８で説明したゲインのみで画像の明るさを調整する方法に加えて、赤外線ＬＥＤを使用して、画像の明るさを調整する方法である。

図９に示す例では、ナイトモードに移行した後、まず、赤外線ＬＥＤの照射強度ではなく、撮影環境の明るさに応じてゲインを制御する。そして、ゲインが飽和した後に、赤外線ＬＥＤの照射強度を制御する。この方法では、ナイトモードにおいて赤外線ＬＥＤが動作している間は、常に最大限のゲインがかかることになる。そのため、赤外線ＬＥＤによって赤外線を被写体に照射している場合でも、画像のＳ／Ｎ比が悪化するという問題がある。

一方、本実施形態によれば、ナイトモードに移行した後は、赤外線ＬＥＤの照射強度を制御して、画像が目標の明るさになるように調整する。従って、ナイトモードに移行してからゲインを制御する場合に比べて、画像のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

次に、図１０に、デイモードとナイトモードの切り替えの他の一例を示す。図１０は、ゲイン、赤外線ＬＥＤ及び絞りと、輝度との関係を示すグラフであり、図１０（Ａ）はデイモードからナイトモードの切り替えを示し、図１０（Ｂ）はナイトモードからデイモードの切り替えを示す。

図１０に示す例も、ナイトモードで、ゲインと赤外線ＬＥＤを使用して、画像の明るさを調整する例である。図１０に示す例では、ナイトモードに移行した後、まずゲインは０に設定し、赤外線ＬＥＤの照射強度のみの制御で画像の明るさを調整する。

ナイトモードに切り替わると、赤外線カットフィルタが光路上から外れる。デイモードからナイトモードに移行した後、画像が目標の明るさレベルになって、赤外線ＬＥＤの照射強度が安定したときの照射強度を第１照射強度Ｇ２として記憶する。そして、図１０に示す例では、赤外線ＬＥＤの照射強度が最大になるとゲインを制御する。

図１０（Ｂ）に示すように、ナイトモードからデイモードへの移行は、赤外線ＬＥＤの照射強度で判別する。即ち、デイモードからナイトモードに移行したときに記憶したときに記憶した第１照射強度Ｇ２にヒステリシスを持たせて、第１照射強度Ｇ２からヒステリシス幅を減算した値をナイトモードがデイモードへの閾値（Ｎ→Ｄ閾値）に設定する。ゲインがＮ→Ｄ閾値より低下したとき、ナイトモードからデイモードへ移行する。

ところで、赤外線ＬＥＤの照射強度と撮影環境の明るさは、ＣＣＤイメージセンサーに入射する光量を使用して判別される。しかし、ＣＣＤイメージセンサーは可視光線と赤外線を区別できない。そのため、ナイトモードで、例えば、撮像装置の前に人が立ったり、物体が横切ったりして、赤外線ＬＥＤの反射光量が著しく増加すると、撮影環境が明るくなったものと誤って判断してしまう。その結果、撮影環境は暗いにもかかわらず、ナイトモードからデイモードに移行する場合がある。しかし、撮像装置の前から人や物体が去った後では、デイモードでは撮影環境が暗いため、再びナイトモードに戻る。このように、図１０に示す方法では、被写体によって撮像装置がハンチングを起こすという問題がある。

上記問題を回避するため、ナイトモードからデイモードへの移行において、ＣＣＤイメージセンサーとは別に可視光センサー等を使用して、撮影環境の明るさを判別する方法が考えられる。しかし、撮像装置にナイトモードからデイモードへの移行判別のために新たに別のセンサーを設ける必要があり、撮像装置のコストが上昇するという問題がある。

一方、本実施形態は、ナイトモードからデイモードへの移行は、ＣＣＤイメージセンサー入射する光量ではなく、ゲインで判別する。従って、赤外線ＬＥＤ１１４から照射されて被写体で反射する反射光が著しく増加したときに、誤ってデイモードに戻ることがない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 撮像装置
１０２ ズームレンズ
１０４ 赤外線カットフィルタ
１０６ 絞り
１０８ フォーカスレンズ
１１２ ＣＣＤイメージセンサー
１１４ 赤外線ＬＥＤ
１２２ 赤外線カットフィルタ駆動部
１２４ 赤外線ＬＥＤ駆動部
１３２ ゲイン制御・Ａ／Ｄ変換部
１３４ カメラ信号処理部
１３６ 制御部
Ｇ１ 第１ゲイン値
Ｇ２ 第１照射強度

Claims (7)

1. 被写体からの光を受けて前記光を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記被写体と前記撮像素子を結ぶ光路側に取り外し可能に設けられ、前記撮像素子に入射する光のうち赤外線領域を除去する赤外線カットフィルタと、
   前記被写体に向けて赤外線を照射する赤外線照射部と、
   前記撮像素子に入射した入射光量に基づいて画像が目標とする明るさになるようにゲインを制御するゲイン制御部と、
   前記赤外線カットフィルタが前記光路上に設置されて撮影するデイモードと、前記赤外線カットフィルタが前記光路上から外れて撮影するナイトモードとを切り替え、前記デイモードから前記ナイトモードへ移行した直後から、前記ナイトモードでは、前記入射光量が減少するにつれて、前記ゲインを第１ゲイン値で一定のまま前記赤外線照射部の照射強度をゼロから上昇させ、前記照射強度が最大になった後、更に前記入射光量が減少したときは、前記ゲインを前記第１ゲイン値から上昇させる制御部と、
   を備える、撮像装置。
2. 前記制御部は、前記ナイトモードでは、前記入射光量が増加するにつれて、前記赤外線照射部の前記照射強度を最大のまま前記ゲインを低下させ、前記ゲインが前記第１ゲイン値になった後、更に前記入射光量が増加したときは、前記ゲインを前記第１ゲイン値で一定のまま前記照射強度を最大からゼロへ低下させる、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、前記ナイトモードでは、前記照射強度がゼロになった後、更に前記入射光量が増加したときは、前記第１ゲイン値からヒステリシスを減算した値まで前記ゲインを低下させる、請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記制御部は、前記ゲインが飽和したときと、前記入射光量が予め決められた値より低いときの二つの条件を満たした時に前記デイモードから前記ナイトモードへ切り替える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記制御部は、前記ゲインが前記第１ゲイン値からヒステリシスを減算した値より低下した時に前記ナイトモードから前記デイモードへ切り替える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 被写体と撮像素子を結ぶ光路側に取り外し可能に設けられ、前記撮像素子に入射する光のうち赤外線領域を除去する赤外線カットフィルタが、前記撮像素子と前記被写体を結ぶ光路上に設置されて撮影するデイモードと、前記赤外線カットフィルタが前記光路上から外れて撮影するナイトモードとを切り替えるステップと、
   前記デイモードから前記ナイトモードへ移行した直後から、前記ナイトモードでは、前記撮像素子に入射した入射光量が減少するにつれて、前記入射光量に基づいて画像の明るさを制御するゲインを第１ゲイン値で一定のまま、前記被写体に向けて赤外線を照射する赤外線照射部の照射強度をゼロから上昇させるステップと、
   前記照射強度が最大になった後、更に前記入射光量が減少したときは、前記ゲインを前記第１ゲイン値から上昇させるステップと、
   を備える、撮像装置の制御方法。
7. 被写体と撮像素子を結ぶ光路側に取り外し可能に設けられ、前記撮像素子に入射する光のうち赤外線領域を除去する赤外線カットフィルタが、前記撮像素子と前記被写体を結ぶ光路上に設置されて撮影するデイモードと、前記赤外線カットフィルタが前記光路上から外れて撮影するナイトモードとを切り替える手段、
   前記デイモードから前記ナイトモードへ移行した直後から、前記ナイトモードでは、前記撮像素子に入射した入射光量が減少するにつれて、前記入射光量に基づいて画像の明るさを制御するゲインを第１ゲイン値で一定のまま、前記被写体に向けて赤外線を照射する赤外線照射部の照射強度をゼロから上昇させる手段、
   前記照射強度が最大になった後、更に前記入射光量が減少したときは、前記ゲインを前記第１ゲイン値から上昇させる手段、
   としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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