JP6576139B2

JP6576139B2 - 撮像装置

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Publication number: JP6576139B2
Application number: JP2015145134A
Authority: JP
Inventors: 諒川崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: JP2017028501A

Description

本発明は、撮像装置に関し、特にカラー撮像モードと近赤外撮像モードを有する撮像装置に関する。

夜間の屋外や照明のない室内等の非常に暗い被写体の撮像を行う場合には、入射光量が不足するため、撮像映像が暗くなってしまう。そこで明るく撮像する手法として、赤外カットフィルタを光路中から抜去し、近赤外の光を取り込んだ撮像手法が知られている。

また、近赤外光の直進性の高さを利用し、入射する光束から可視光を遮断し、赤外光のみを取りこんで撮像するものがある。例えば、被写体と撮像素子との間に密度の異なる大気が混在する空気層が存在することによって生じるゆらぎ現象の有無を判断し、ゆらぎ現象がある場合には、可視光を遮断するフィルタを挿入して撮像を行う技術が開示されている。（特許文献１）

特開２０１２−０９０１５２号公報

しかしながら、上述の特許文献１では赤外光遮断フィルタと可視光遮断フィルタを切替え、カラー撮像と近赤外撮像を行っているが、低照度時の撮像方法に関する概念がない。そのため、カラー撮像、近赤外撮像、低照度撮像を実現することができない。

そこで、本発明の目的は、赤外光遮断フィルタと可視光遮断フィルタを切替するフィルタ構成で、カラー撮像と近赤外撮像に加え、低照度撮像の実現も可能にした撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、撮像光学系と、前記撮像光学系により結像した被写体の像を映像信号として出力する撮像手段と、赤外光により前記被写体を照射する照射手段と、前記赤外光を遮断し可視光を透過する第一のフィルタと、赤外領域の光を透過可能な前記第一のフィルタよりも透過波長幅が狭い第二のフィルタと、前記第一のフィルタと前記第二のフィルタのいずれかを前記撮像光学系の光路中に配置する挿入手段と、前記撮像手段を制御するための撮像モードを切り替える切り替え手段と、を備え、前記撮像モードには、前記第一のフィルタを前記撮像光学系の光路中に配置した状態で白黒撮像を行う第一の撮像モードと、前記第二のフィルタを前記撮像光学系の光路中に配置した状態で白黒撮像を行う第二の撮像モードとを含み、前記切り替え手段は前記赤外光照射手段の照明設定に応じて、前記第一の撮像モードと前記第二の撮像モードを切り替えることを特徴とする。

本発明によれば赤外光遮断フィルタと可視光遮断フィルタを切替するフィルタ構成で、カラー撮像と近赤外撮像に加え、低照度撮像の実現も可能にした撮像装置を提供することができる。

本発明実施例１の撮像システムの構成図である。本発明実施例１の撮像装置の構成図である。センサの分光感度特性、フィルタの透過率分光特性、赤外照明の分光特性を示した図である。本発明実施例１によるフローチャートである。本発明実施例１によるフローチャートである。本発明実施例２の構成図である。本発明実施例２によるフローチャートである。本発明実施例２によるフローチャートである。本発明実施例３の構成図である。本発明実施例３によるフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１は、撮像装置１０００を含むシステム構成図である。２０００は、本発明における外部装置を示すクライアント装置である。撮像装置１０００とクライアント装置２０００は、ネットワーク３０００を介して相互に通信可能な状態に接続されている。クライアント装置２０００は、撮像装置１０００に対して、各種制御コマンドを送信する。本制御コマンドには、例えば、撮像の開始・終了、撮像画像の配信開始・停止、カメラ制御等を行うためのコマンドが含まれる。また、各制御コマンドを受信した撮像装置１０００は、受信した制御コマンドに対するレスポンスをクライアント装置２０００に送信する。

なお、本実施形態における撮像装置１０００は、ネットワーク経由でクライアント装置２０００と通信する通信装置の一例であり、例えば所定の被写体の画像を撮像する監視カメラである。より詳細には、監視に用いられるネットワークカメラであるものとする。また、本実施形態におけるクライアント装置２０００は、ＰＣ等の外部装置の一例である。又、本実施形態における撮像装置１０００と外部装置２０００からなる監視システムは、撮像システムに相当する。

また、ネットワーク３０００は、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の通信規格を満足する複数のルータ、スイッチ、ケーブル等から構成されるものとする。しかしながら、本実施形態においては、撮像装置１０００とクライアント装置２０００との間の通信を行うことができるものであれば、その通信規格、規模、構成を問わない。

例えば、ネットワーク３０００は、インターネットや有線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮ）、ＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等により構成されていても良い。なお、本実施形態における撮像装置１０００は、例えば、ＰｏＥ（ＰｏｗｅｒＯｖｅｒＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））に対応していても良く、ＬＡＮケーブルを介して電力を供給されても良い。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１０００の基本構成の一例を示すブロック図である。不図示の被写体像は、撮像光学系に相当するレンズ群１０１を介して、赤外光カットフィルタ１０２、あるいは赤外光バンドパスフィルタ１０３を通過して、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサなどの撮像素子１０４に入射する。１０５は輝度調整部であり、撮像素子１０４での入射光量に応じて被写体の輝度が適切になるように、ゲイン値や絞り、シャッタースピード（以下、ＳＳ）を制御する。また設定されたゲイン値や絞り、ＳＳから被写体照度を算出し、フィルタ切替え判定部１１３に送信する。

１０６は画像処理部であり、撮像素子１０４で結像した被写体像を画像信号に変換し、ホワイトバランス調整やコントラスト調整、ノイズリダクションなど各種画像処理を行い、ＪＰＥＧフォーマット等の画像ファイルを生成したのち映像信号として出力する。なお、生成された映像信号は不図示の通信部を介して、ネットワーク３０００へ送信される。

１０７は撮像モード設定部であり、ユーザーから設定された撮像モード（デイモード、ナイトモード、近赤外撮像モード等）をフィルタ切替え判定部１１３に送信する。１０８は赤外照明設定部であり、赤外照明設定（ナイトモードで赤外照明による照射を行うか否か）をフィルタ切替え判定部１１３と赤外照明制御部１０９に送信する。赤外照明制御部１０９は赤外照明設定部１０８での設定を受け、赤外照明１１０の制御を行う。なお、ユーザーはクライアント装置２０００に含まれる不図示のユーザーインターフェース（以下、ＵＩと称することが有る）を用いて、撮像装置１０００の設定を行うことができる。撮像装置１０００は不図示の通信部等経由で、クライアント装置２０００のＵＩを用いて行われた設定内容を制御コマンドとして受信することができる。本実施形態において、赤外照明制御部１０９及び赤外照明設定部１０８は赤外光照射部に相当する。

１１１は可視光センサであり、可視光の被写体照度を測定し、フィルタ切替え判定部１１３に送信する。１１２は測距センサであり、撮像装置１０００から被写体までの距離を測定し、その測定結果を含む距離情報をフィルタ切替え判定部１１３に送信する。

フィルタ切替え判定部１１３は、輝度調整部１０５、撮像モード設定部１０７、赤外照明設定部１０８、可視光センサ１１１、測距センサ１１２から送信された情報を基に、フィルタの切替え判定を行う。フィルタ駆動部１１４はフィルタ切替え判定部１１３における判定結果に応じて、赤外光カットフィルタ１０２と赤外光バンドパスフィルタ１０３を切替える。なお、フィルタ切替え判定部１１３は、撮像装置１０００を制御するＣＰＵを含み、各要素の制御、各要素のパラメータ設定、各要素に送信する制御信号の生成等を行う。そして、フィルタ切替え判定部１１３は、不図示のメモリーを含む。本メモリーには画像処理部１０６で生成された画像ファイルや、実行するプログラム格納領域、プログラム実行中のワーク領域等、様々なデータの格納領域として使用される。

図３（ａ）は、カラーフィルタを考慮した撮像素子１０４の分光感度特性（実線）、赤外光カットフィルタ１０２の透過率分光特性（点線）、赤外光バンドパスフィルタ１０３の透過率分光特性（破線）を示している。また図３（ｂ）は、赤外照明１１０が照射する光の波長特性を示している。図３（ａ）にあるように赤外光カットフィルタ１０２は可視光の波長領域（以下、可視光領域と称する場合が有る）の光を透過可能であり、赤外光の波長領域（以下、赤外領域と称する場合が有る）の光を遮断する。一方で、赤外光バンドパスフィルタ１０２は可視光領域の光を遮断し、赤外光領域の光を透過可能である。加えて、所定の範囲の波長のみを透過するため、透過波長幅の帯域が狭い。

続いて、本実施例における撮像装置１０００が有する撮像モードに関して詳細に説明する。本実施例における撮像装置１０００は、デイモード、近赤外撮像モード、ナイトモードの３つの撮像モードの設定が可能である。

デイモードでは、赤外光カットフィルタ１０２を光路上に配置し、赤外光領域の光を遮断して撮像を行う。これにより可視光領域の光が相対的に高くなるため、人間の特性に近い色再現が可能となりカラー画像の撮像が可能となる。

近赤外撮像モードは、遠景やかすみがかったシーンをより鮮明に撮像する場合に使用され、赤外光バンドパスフィルタ１０３を光路上に配置し、特定の赤外光領域のみを透過させて撮像を行う。赤外光領域の光の影響で色再現が難しくなるため、白黒画像を出力（白黒撮像）する。一般的なレンズにおいて、その収差は可視光領域が抑えられるように設計されており、赤外光領域においては収差が増加する傾向にある。そのため、図３（ａ）に示したように、透過波長幅の狭い分光特性である赤外光バンドパスフィルタを使用することで、赤外光領域の撮像における収差を減らすことができる。したがって、近赤外光の直進性の高さと光学的な収差の改善から鮮鋭感の高い画像を撮像することができる。

ナイトモードは、低照度時などの感度が著しく低下した場合に使用され、その撮像方法は２種類ある。一つ目は、赤外光バンドパスフィルタ１０３を光路上に配置して撮像する方法（以下、アナログナイトモードと称す）である。また二つ目は、赤外光カットフィルタ１０２を光路上に配置し、ホワイトバランス調整等によって各色のゲインを増幅させ撮像する方法（以下、デジタルナイトモードと称す）である。アナログナイトモードは、赤外光領域の光の影響で色再現が難しくなるため、白黒画像を出力する。

前述の通り、赤外光バンドパスフィルタ１０３は透過波長幅が狭く、赤外光カットフィルタ１０２に比べて取り込む光量が少なくなるため、何もしなければデイモードよりも暗くなってしまう。そこで、図３（ｂ）に示したように、赤外光バンドパスフィルタの分光特性に合わせた赤外照明を照射することで、デイモードよりも明るく撮像することができる。しかし、ユーザーが意図的に赤外照明による照射を行わない設定をしている、あるいは遠景シーンなどの赤外照明の照射範囲外を撮像している場合には、アナログナイトモードは効果をもたらさない。そのような場合には、デジタルナイトモードを使用する。デジタルナイトモードでは、赤外光カットフィルタ１０２を使用するが、デイモードよりも各色のゲインを増幅させるため、明るく撮像することができる。ゲインを増幅させた分、色ノイズが目立つため、白黒画像を出力する。

続いて、本実施形態におけるユーザーの操作によりデイモード、ナイトモード、近赤外モードを切替える場合の動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。本フローチャートの処理はフィルタ切換え判定部１１３が実行する。

まず、ステップＳ４０１にて、フィルタ切換え判定部１１３は、撮像モード設定部１０７で設定された撮像モードを判定する。より詳細には、ネットワーク経由で受信した制御コマンドに含まれるユーザー設定内容を解析する。そして、その内容からユーザーが設定した撮像モードの判定を行う。その結果としてデイモードが設定された場合には、ステップＳ４０２に処理を進める。ナイトモードが設定された場合には、ステップＳ４０３に処理を進める。近赤外モードが設定された場合には、ステップＳ４０７に処理を進める。

ステップＳ４０２にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、各要素に対してデイモード設定を実行する。より詳細には、フィルタ駆動部１１４を制御し、赤外光カットフィルタ１０２を光軸に挿入する。そして、画像処理部１０６に対してデイモード用の設定を行う。すなわち、カラー画像を出力する設定を行う。

ステップＳ４０３にて、フィルタ切換え判定部１１３は、赤外照明設定部１０８で設定されている赤外照明設定を判定する。より詳細には、ネットワーク経由で受信した制御コマンドに含まれるユーザー設定内容を解析する。そして、その内容からユーザーが設定した赤外照明設定の判定を行う。その結果として、赤外照明を使用する設定（ＯＮ）である場合には、ステップＳ４０４に処理を進める。また、赤外照明を使用しない設定（ＯＦＦ）である場合には、ステップＳ４０６に処理を進める。

なお、赤外照明１１０の設定としてＯＮ／ＯＦＦ以外にもＡＵＴＯの設定を設けてもよい。ＡＵＴＯ設定の場合は、フィルタ切り替え判定部１１３が輝度調整部１０５にて算出される被写体輝度等に基づいて、赤外照明設定部１０８に対して赤外照明１１０の制御を行う。

ステップＳ４０４において、フィルタ切り替え判定部１１３は、測距センサ１１２から得た被写体距離の判定を行う。被写体距離が所定未満である場合には、赤外照明の照射範囲内を撮像していると判断できるため、アナログナイトモードが適していると判定し、ステップＳ４０５に処理を進める。また、所定以上である場合には、赤外照明の照射範囲外を撮像していると判断できるため、デジタルナイトモードが適していると判定し、ステップＳ４０６に処理を進める。

ステップＳ４０５にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、各要素に対してアナログナイトモード設定を実行する。より詳細には、フィルタ駆動部１１４を制御し、赤外光バンドパスフィルタ１０３を光軸に挿入する。そして、赤外照明設定部１０８に点灯設定を行う。すなわち、赤外照明制御部１０９を制御し赤外照明１１０を照射する。さらに、画像処理部１０６に対してアナログナイトモード用の設定を行う。すなわち、白黒画像を出力する設定を行う。また、ナイトモード時はノイズ低減フィルタを強めに設定し、且つシャープネス等の被写体の高周波成分を強調する補正に関しては弱めに設定することが好ましい。そして、本フローチャートの処理を終了する。

ステップＳ４０６にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、各要素に対してデジタルナイトモード設定を実行する。より詳細には、赤外光カットフィルタ１０２を光軸に挿入する。そして、赤外照明１１０を照射する代わりに、輝度調整部１０５に対してゲインを増幅させる設定を行う。ここでゲインの増幅方法として、撮像素子１０４に含まれるアナログゲインやデジタルゲインを増幅させてもよいし、撮像素子１０４から出力される信号に対して、色ごとに積算するホワイトバランスゲイン（色ゲイン）を増幅するようにしてもよい。さらに、画像処理部１０６に対してデジタルナイトモード用の設定を行う。すなわち、白黒画像を出力する設定を行う。また、ナイトモード時はノイズ低減フィルタを強めに設定し、且つシャープネス等の被写体の高周波成分を強調する補正に関しては弱めに設定することが好ましい。そして、本フローチャートの処理を終了する。

また、ステップＳ４０１にて近赤外撮像モードが設定された場合には、ステップＳ４０７にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、各要素に対して、近赤外モード設定を実行する。より詳細には、フィルタ駆動部１１４を制御し、赤外光バンドパスフィルタ１０３を光軸に挿入する。そして、画像処理部１０６に対して近赤外モード用の設定を行う。すなわち、白黒画像を出力する設定を行う。また、近赤外モード時はノイズ低減フィルタを弱めに設定し、且つシャープネス等の被写体の高周波成分を強調する補正に関しては強めに設定することが好ましい。そして、本フローチャートの処理を終了する。

続いて、本実施形態におけるクライアント装置２０００から撮像モードの設定として自動で設定がされた場合の動作について説明する。図５のフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートの動作はフィルタ切り替え判定部１１３が実行する。

まず、ステップＳ５０１にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、現在のモードがデイモード、アナログナイトモード、デジタルナイトモードのいずれであるかを判定する。

デイモードである場合には、ステップＳ５０２に処理を進める。アナログナイトモードである場合には、ステップＳ５０７に処理を進める。そして、デジタルナイトモードである場合には、ステップＳ５１２に処理を進める。

ステップＳ５０２にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、ナイトモード切替え判定を行う。ナイトモード切替え判定には、輝度調整部１０５から算出された被写体照度Ｙ１を用いる。これは、可視光センサ１１１から得た被写体照度Ｙ２では、可視光センサのみを覆い隠される等のいたずらによって誤判定を起こす可能性があるためである。ステップＳ５０２におけるナイトモード切換え判定にて被写体照度Ｙ１が所定未満であると判定された場合には、ステップＳ５０３に処理を進める。また、被写体照度Ｙ１が所定以上であると判定された場合には、処理を終了する。

ステップＳ５０３及びステップＳ５０４は、夫々図４におけるステップＳ４０３、ステップＳ４０４と同様であるため、その詳細な説明は省略する。ステップＳ５０３にて、フィルタ切換え判定部１１３は、赤外照明設定部１０８で設定されている赤外照明設定を判定し、ステップＳ５０４において、フィルタ切り替え判定部１１３は、測距センサ１１２から得た被写体距離の判定を行う。

フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外照明設定と被写体距離の判定によりアナログナイトモードとデジタルナイトモードのどちらが適するかを判定する。アナログナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ５０５に処理を進める。一方で、デジタルナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ５０６に処理を進める。

ステップＳ５０５にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、アナログナイトモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。また、ステップＳ５０６にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デジタルナイトモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。

ステップＳ５０７に加えてステップＳ５０８は、ステップＳ５０３及びステップＳ５０４と同様の処理を行う。すなわち、フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外照明設定と被写体距離の判定によりアナログナイトモードとデジタルナイトモードのどちらが適するかを判定する。アナログナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ５０９に処理を進める。一方で、デジタルナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ５１１に処理を進める。

そして、ステップＳ５０９にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デイモード切替え判定を行う。デイモード切替え判定には、可視光センサ１１１から得た被写体照度Ｙ２を用いる。これは、輝度調整部１０５から算出された被写体照度Ｙ１では、挿入中の赤外光バンドパスフィルタ１０３により、可視光の明るさが不明であり、デイモードへ切替え後、再度ナイトモードへ切替わるハンチング現象が起こる可能性があるためである。Ｓ５０９にて被写体照度Ｙ２が所定以上である場合には、ステップＳ５１０へ処理を進める。一方で、被写体照度Ｙ２が所定未満である場合には、処理を終了する。

ステップＳ５１０にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デイモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。また、ステップＳ５１１にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デジタルナイトモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。

ステップＳ５１２に加えてステップＳ５１３は、ステップＳ５０３及びステップＳ５０４と同様の処理を行う。すなわち、フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外照明設定と被写体距離の判定によりアナログナイトモードとデジタルナイトモードのどちらが適するかを判定する。アナログナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ５１４に処理を進める。一方で、デジタルナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ５１５に処理を進める。

ステップＳ５１４にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デジタルナイトモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。

ステップＳ５１５にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、ナイトモード切替え判定を行う。ナイトモード切替え判定には、輝度調整部１０５から算出された被写体照度Ｙ１を用いる。これは、可視光センサ１１１から得た被写体照度Ｙ２では、可視光センサのみを覆い隠される等のいたずらによって誤判定を起こす可能性があるためである。ステップＳ５１５におけるナイトモード切換え判定にて被写体照度Ｙ１が所定以上であると判定された場合には、ステップＳ５１６に処理を進める。また、被写体照度Ｙ１が所定未満であると判定された場合には、処理を終了する。

ステップＳ５１６にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デイモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。

以上のように、赤外照明設定と被写体距離によって、アナログナイトモードとデジタルナイトモードを決定することで、最適な低照度撮像ができる。よって、赤外光遮断フィルタと可視光遮断フィルタを切替する単純なフィルタ構成で、カラー撮像と近赤外撮像に加え、低照度撮像の実現が可能となる。なお、本実施形態では、被写体距離を取得する方法として測距センサを用いたが、例えばフォーカス情報から取得する方法を用いても同様の効果が得られる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本発明の第１の実施形態と同様の構成に関しては、その説明を省略する。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の基本構成の一例を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に対して、測距センサ１１２の代わりに赤外光センサ６０１が取り付けられている。赤外光センサ６０１は被写体の赤外光量を検出して、フィルタ切り替え判定部１１３に検出結果を送信する。

続いて、本実施形態におけるユーザーの操作によりデイモード、ナイトモード、近赤外モードを切替える場合の動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。本フローチャートの処理はフィルタ切り替え部１１３が実行する。

まず、ステップＳ７０１にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、図４におけるステップＳ４０１と同様に撮像モード設定部１０７で設定された撮像モードを判定する。デイモードが設定された場合と近赤外モードが設定された場合においては、本発明の第１の実施形態と同様のため、その説明を省略する。ナイトモードが設定された場合には、ステップＳ７０３に処理を進める。

ステップＳ７０３にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外照明設定部１０８で設定されている赤外照明設定を判定する。本ステップにおける処理は、図４のステップＳ４０３と同様である。赤外照明を使用する設定である場合には、ステップＳ７０４に処理を進める。一方で、赤外照明を使用しない設定である場合には、ステップＳ７０７に処理を進める。

そして、ステップＳ７０４にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外照明設定部１０９に赤外照明を使用する設定を行い、赤外照明１１０を点灯させる。そして、ステップＳ７０５に処理を進める。

その後、ステップＳ７０５にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外光センサ６０１による判定を行う。より詳細には、赤外光センサ６０１の出力が所定以上である場合には、赤外光バンドパスフィルタ１０３を使用して明るく撮像できる判断できるため、アナログナイトモードが適していると判定し、ステップＳ７０６に処理を進める。また、赤外光センサ６０１の出力が所定未満の場合には、赤外光バンドパスフィルタ１０３の使用が適切でないと判断できるため、デジタルナイトモードが適していると判定し、ステップＳ７０７に処理を進める。

ステップＳ７０６にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、各要素に対してアナログナイトモード設定を実行する。

ステップＳ７０７にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、各要素に対してデジタルナイトモード設定を実行する。各撮像モードにおける設定内容に関しては、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

続いて、本実施形態におけるクライアント装置２０００から撮像モードの設定として自動で設定がされた場合の動作について説明する。図８のフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートの動作はフィルタ切り替え判定部１１３が実行する。

まず、ステップＳ８０１にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、現在のモードがデイモード、アナログナイトモード、デジタルナイトモードのいずれであるかを判定する。本動作は図５におけるステップＳ５０１の動作と同様である。

デイモードである場合には、ステップＳ８０２に処理を進める。アナログナイトモードである場合には、ステップＳ８０８に処理を進める。そして、デジタルナイトモードである場合には、ステップＳ８１５に処理を進める。

ステップＳ８０２にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、ナイトモード切替え判定を行う。これは図５におけるステップＳ５０２の動作と同様であるため、その説明を省略する。ナイトモードに切り替えると判定された場合は、ステップＳ８０３に処理を進める。また、切換えると判定されなかった場合には、処理を終了する。

ステップＳ８０３乃至ステップＳ８０５は、夫々図７におけるＳ７０３乃至Ｓ７０５と同様であるため、その詳細な説明は省略する。ステップＳ８０３にて、フィルタ切換え判定部１１３は、赤外照明設定部１０８で設定されている赤外照明設定を判定し、ステップＳ８０５において、フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外光センサ６０１の出力から得た被写体輝度の判定を行う。

フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外照明設定と被写体輝度の判定によりアナログナイトモードとデジタルナイトモードのどちらが適するかを判定する。アナログナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ８０６に処理を進める。一方で、デジタルナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ８０７に処理を進める。

ステップＳ８０６にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、アナログナイトモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。また、ステップＳ８０７にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デジタルナイトモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。

また、ステップＳ８０８及びステップＳ８０９にて赤外照明設定と赤外光センサ出力についての判定を行う。各ステップの処理は、ステップＳ８０３及びステップＳ８０５と同様の処理である。これらにより、撮像モードがアナログナイトモードとデジタルナイトモードのどちらが適するかを判定する。アナログナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ８１４に処理を進める。一方で、デジタルナイトモードが適すると判定された場合は、ステップＳ８１４に処理を進める。

ステップＳ８１３にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デイモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。また、ステップＳ８１４にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デジタルナイトモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。

また、ステップＳ８１５及びステップＳ８１６にて赤外照明設定と赤外光センサ出力についての判定を行う。各ステップの処理は、ステップＳ８０３及びステップＳ８０５と同様の処理である。これらにより、撮像モードがアナログナイトモードとデジタルナイトモードのどちらが適するかを判定する。アナログナイトモードが適すると判定された場合には、ステップＳ８１６に処理を進める。一方で、デジタルナイトモードが適すると判定された場合は、ステップＳ８１８に処理を進める。

ステップＳ８１７にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、アナログナイトモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。

また、ステップＳ８１４にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デイモード切替え判定を行う。これは本発明の図５におけるステップＳ５１５の処理と同様であるため、その説明を省略する。デイモードへ切替える場合には、Ｓ８１９に進む。また、デイモードに切り替えない場合には、処理を終了する。

ステップＳ８１９にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外照明を消灯する。そして、ステップＳ８２０に処理を進める。

ステップＳ８２０にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、デジタルナイトモード用の設定を行う。そして、処理を終了する。

以上のように、被写体距離を算出する手段を用いずに、赤外照明設定と赤外センサの出力によって、アナログナイトモードとデジタルナイトモードを決定することで、最適な低照度撮像ができる。よって、赤外光遮断フィルタと可視光遮断フィルタを切替する単純なフィルタ構成で、カラー撮像と近赤外撮像に加え、低照度撮像の実現が可能となる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、本発明の第１の実施形態あるいは第２の実施形態と同様の構成に関しては、その説明を省略する。

図９は、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の基本構成の一例を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に対しては、測距センサ１１２がなくなっており、第２の実施形態に対しては、赤外光センサ６０１がなくなっている。

続いて、本実施形態におけるユーザーの操作によりデイモード、ナイトモード、近赤外モードを切替える場合の動作について、図１０のフローチャートを用いて説明する。本フローチャートの処理はフィルタ切り替え部１１３が実行する。

まず、ステップＳ１００１にて撮像モード設定部１０７で設定された撮像モードを判定する。デイモードが設定された場合と近赤外モードが設定された場合においては、本発明の第１の実施形態と同様のため、説明を省略する。

まず、ステップＳ１００１にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、図４におけるステップＳ４０１と同様に撮像モード設定部１０７で設定された撮像モードを判定する。デイモードが設定された場合と近赤外モードが設定された場合においては、本発明の第１の実施形態と同様のため、その説明を省略する。ナイトモードが設定された場合には、ステップＳ１００３に処理を進める。

Ｓ１００３にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、フィルタ駆動部１１４を制御し、赤外光カットフィルタ１０２を光軸に挿入する。そして、ステップＳ１００４に処理を進める。

ステップＳ１００４にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、赤外照明設定部１０８で設定されている赤外照明設定を判定する。本ステップにおける処理は、図４のステップＳ４０３と同様である。赤外照明を使用する設定である場合には、ステップＳ１００５に処理を進める。一方で、赤外照明を使用しない設定である場合には、ステップＳ１００９に処理を進める。

ステップＳ１００５にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、輝度調整部１０５から算出された被写体輝度である算出結果をＹｉｒｃｆとしてメモリーに記憶する。ここで、Ｙｉｒｃｆとは赤外光カットフィルタ挿入時の被写体照度に相当する。そして、ステップＳ１００６に処理を進める。

ステップＳ１００６にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、各要素に対してアナログナイトモード設定を実行する。そして、ステップＳ１００７処理を進める。

ステップＳ１００７にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、輝度調整部１０５にて算出された被写体輝度である算出結果をＹｉｒｂｐｆとしてメモリーに記憶する。ここで、Ｙｉｒｂｐｆは赤外光バンドパスフィルタ挿入、かつ赤外照明照射時の被写体照度に相当する。そして、ステップＳ１００８に処理を進める。

ステップＳ１０１１にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、ＹｉｒｃｆとＹｉｒｂｐｆの比較し変化量の判定を行う。ＹｉｒｂｐｆがＹｉｒｃｆよりも明るい（輝度が上昇した）場合は、アナログナイトモードに切替えたことにより明るくなった（赤外照明が被写体に届いている）と判断できるため、アナログナイトモードが適すると判定することができる。よって、そのままフローを終了する。一方、ＹｉｒｃｆがＹｉｒｂｐｆよりも明るい（輝度が減少した）場合は、アナログナイトモードに切替えたことにより暗くなった（赤外照明が被写体に届いていない）と判断できるため、デジタルナイトモードが適すると判定することができる。よって、ステップＳ１００９に処理を進める。

ステップＳ１００９にて、フィルタ切り替え判定部１１３は、各要素に対してアナログナイトモード設定を実行する。そして、処理を終了する。

以上のように、一度、赤外光バンドパスフィルタ挿入と赤外照明の照射を行い、その前後の被写体照度を比較によって、アナログナイトモードとデジタルナイトモードを決定することで、最適な低照度撮像ができる。よって、赤外光遮断フィルタと可視光遮断フィルタを切替する単純なフィルタ構成で、カラー撮像と近赤外撮像に加え、低照度撮像の実現が可能となる。

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。

１０１レンズ群
１０２赤外カットフィルタ
１０３赤外バンドパスフィルタ
１０４撮像素子
１０５輝度調整部
１０６画像処理部
１０７撮像モード設定部
１０８赤外照明設定部
１０９赤外照明制御部
１１０赤外照明
１１１可視光センサ
１１２測距センサ
１１３フィルタ切替え判定部
１１４フィルタ駆動部
６０１赤外光センサ

Claims

撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像した被写体の像を映像信号として出力する撮像手段と、
赤外光により前記被写体を照射する照射手段と、
前記赤外光を遮断し可視光を透過する第一のフィルタと、
赤外領域の光を透過可能な前記第一のフィルタよりも透過波長幅が狭い第二のフィルタと、
前記第一のフィルタと前記第二のフィルタのいずれかを前記撮像光学系の光路中に配置する挿入手段と、
前記撮像手段を制御するための撮像モードを切り替える切り替え手段と、
を備え、
前記撮像モードには、
前記第一のフィルタを前記撮像光学系の光路中に配置した状態で白黒撮像を行う第一の撮像モードと、
前記第二のフィルタを前記撮像光学系の光路中に配置した状態で白黒撮像を行う第二の撮像モードとを含み、
前記切り替え手段は前記赤外光照射手段の照明設定に応じて、前記第一の撮像モードと前記第二の撮像モードを切り替えることを特徴とする撮像装置。
前記切り替え手段は前記照明設定が赤外光の照射を行う設定の場合には前記第一の撮像モードに切り替え、照射を行わない設定の場合には前記第二の撮像モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記被写体までの距離を測定する測定手段を更に備え、
前記切り替え手段は前記測定手段の測定結果に応じて前記第一の撮像モードと前記第二の撮像モードを切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記切り替え手段は前記測定手段の測定結果として距離情報が所定未満の場合には前記第一の撮像モードに切り替え、所定以上の場合には前記第二の撮像モードに切り替えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
前記被写体の赤外光量を検出する検出手段を更に備え、
前記検出手段の検出結果に応じて前記第一の撮像モードと前記第二の撮像モードを切換えることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記検出手段の検出結果が所定以上の場合には前記第一の撮像モードを使用し、所定未満の場合には前記第二の撮像モードを使用することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
前記撮像モードは前記第一のフィルタを前記撮像光学系の光路中に配置した状態でカラー撮像を行う第三の撮像モードを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
被写体輝度を算出する算出手段を更に備え、
前記切り替え手段は、前記第三の撮像モードにおける前記算出手段の算出結果と前記第一の撮像モードにおける前記算出手段の算出結果の変化量に応じて、前記第一の撮像モードと前記第二の撮像モードの切り替ることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
前記切り替え手段は、前記変化量が上昇した場合には前記第一の撮像モードに切り替え、低下した場合には前記第二の撮像モードに切り替えることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
前記切り替え手段は、前記前記第一の撮像モードで撮像している際に、前記算出手段の算出する被写体輝度が所定未満となった場合に前記第二の撮像モードに切り替えることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。