JPH1117990A - Ｃｃｄカメラによる撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然光の下での白黒による屋外撮影を可能に
したＣＣＤカメラによる撮像装置を提供する。 【解決手段】 被写体４に照明光源２として放射主波長
帯域が約５８０〜６００ｎｍ付近の範囲にある特定波長
の単色光を発するナトリウム・ランプ２を用いて特定波
長の単色光を照射し、その単色光の波長帯域のみを透過
する干渉フィルタ３を用い、単色光による被写体の明暗
像のみを干渉フィルタ３に通してＣＣＤカメラ１に出力
することにより、自然光の影響を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤカメラを用
いて撮影を行う撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤカメラは、様々な分野に用いられ
ており、特にＣＣＤカメラの一種であるＣＣＤラインセ
ンサカメラは、計測の分野に用いられている。このＣＣ
Ｄラインセンサ（以下ＣＣＤカメラという）は、複数の
画素素子を列状に配列した画素ライン（以下画素素子と
いう）を有しており、画素ラインを被写体の長さ方向に
移動させるか、あるいは被写体を画素ラインに対して移
動させて、被写体の幅方向の線状の画像データを画素ラ
インに逐次取り込み、画素ラインをライン走査して全体
画像として展開することにより、被写体の寸法，形状等
の計測を行なうことに用いられている。

【０００３】ＣＣＤカメラは、カラー撮影或いは白黒撮
影のいずれをも行なうことができるが、計測分野におけ
る被写体の寸法，形状等の計測では、被写体の全体画像
が分かれば十分であり、しかも取り扱う画像データ量を
必要最小限に抑えるため、カラー撮影は稀であり、一般
に白黒撮影が行なわれており、被写体の白黒による明暗
像を画素素子上に結像させ、これを電気信号に変換して
出力するような構成となっている。

【０００４】計測の分野では、直射日光，天空光および
建築物等の反射光（以下自然光という）の下に屋外で被
写体の白黒撮影を行うと、太陽の高さ，位置および雲や
建物による影の有無等により被写体での明るさが激しく
変化する。計測の分野ではＣＣＤカメラは、被写体の白
黒による明暗像を結像するものであるため、被写体での
明るさが激しく変化すると、被写体の白黒による明暗像
を正確に結像させることが不可能となる。

【０００５】そのため従来は、計測の分野では、自然光
の下でのＣＣＤカメラによる白黒撮像を行う場合に、自
然光を屋根により遮蔽し、その自然光が遮蔽された被写
体に新たな照明源を用いて照明を行ない、被写体の撮影
を行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＣＤ
カメラを用いた屋外撮影では自然光の影響がないよう
に、被写体を自然光から遮蔽する機器が必要となり、撮
影装置が大型化されてしまうばかりでなく、撮影が厄介
であった。そのため計測の分野では、自然光の下に屋外
で被写体の白黒撮影は行なわれておらず、一般に自然光
を避けて屋内、或いは自然光を遮蔽した状態で被写体の
白黒撮影が行なわれているのが現状である。

【０００７】本発明の目的は、自然光の下での屋外撮影
を可能にしたＣＣＤカメラによる撮像装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るＣＣＤカメラによる撮像装置は、ＣＣ
Ｄカメラと、照明光源と、干渉フィルタとを有するＣＣ
Ｄカメラによる撮影装置であって、ＣＣＤカメラは、被
写体の明暗像を素子に結像させ、結像した明暗像を電気
信号に変換して出力するものであり、照明光源は、特定
波長帯域の単色光に近い光（以下、特定波長の単色光と
いう）を被写体に照射し、その特定波長の単色光の照射
による被写体の明暗像を形成するものであり、干渉フィ
ルタは、被写体に照射される自然光を遮蔽して、前記照
明光源から照射される単色光の波長帯域において被写体
の明暗像を前記ＣＣＤカメラに透過するものである。

【０００９】また前記照明光源から照射される特定波長
の単色光の波長帯域は、約４００〜８００ｎｍ付近の範
囲内にある。

【００１０】また前記照明光源に使用するランプは、ナ
トリウム・ランプである。

【００１１】また複数のナトリウム・ランプを有し、各
ナトリウム・ランプに位相をずらせて交流電源を印加す
ることにより、複数のナトリウム・ランプを点灯するよ
うにしたものである。

【００１２】また少なくとも１本のナトリウム・ランプ
を有し、ナトリウム・ランプに直流電源を印加すること
により、該ナトリウム・ランプを点灯するようにしたも
のである。

【００１３】また前記ナトリウム・ランプは、補助交流
電源により予備加熱し、直流電源による点灯立上り時間
を短縮するようにしたものである。

【００１４】また前記ナトリウム・ランプへの直流電源
の印加は、点灯毎に極性を変えて行なうものである。

【００１５】本発明においては、被写体に輝度の高い特
定波長の単色光を照射し、その特定波長の単色光の放射
系の大部分の波長帯域を透過する干渉フィルタを用い、
特定波長の単色光による被写体の明暗像のみを干渉フィ
ルタに通してＣＣＤカメラに出力することにより、自然
光の影響を除去する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図により説明す
る。図１は、本発明の一実施形態に係るＣＣＤカメラに
よる撮像装置を示す構成図である。

【００１７】図において、本発明に係るＣＣＤカメラに
よる撮像装置は基本的構成として、ＣＣＤカメラ１と、
照明光源２と、干渉フィルタ３とを有している。

【００１８】ＣＣＤカメラ１は、計測の分野で使用され
るＣＣＤラインセンサを含むものであり、自然光の下に
対象物を屋外で白黒撮影して被写体４の白黒による明暗
像を画素素子（画素ラインを含む）に結像させ、結像し
た明暗像を電気信号に変換して出力するものである。

【００１９】また照明光源２は、特定波長の単色光を被
写体４に照射し、特定波長の単色光の照射による被写体
４の明暗像を形成するようになっている。

【００２０】本実施形態では、照明光源２としては、放
射波長帯域が約４００〜８００ｎｍ付近の範囲にある可
視域の特定波長の単色光を発するランプを用いている。
具体的に照明光源２としては、その波長帯域が約５８０
〜６００ｎｍ付近の範囲にあり、特に主波長が約５８９
ｎｍである輝度の高い特定波長の単色光を発するナトリ
ウム・ランプを用いている。

【００２１】本実施形態の一例としては、照明光源２と
しては、放射主波長域が５５０〜７００ｎｍの特定波長
の単色光を放射する高圧ナトリウム・ランプである。ま
た、干渉フィルターとしては、図４に分光透過率を示す
ような透過帯域５６０〜６２０ｎｍのフィルターを使用
している。自然光の中で、本発明のシステムに対し最も
厳しい条件となるのは、太陽直射光である。

【００２２】この自然光に対し、特定波長域において、
少なくとも照度的に１３０％以上となる人工光源による
照度が確保できれば、被写体の寸法，形状等の画像計測
が支障なくできることが分かった。高圧ナトリウム・ラ
ンプの場合、特定波長帯域を５６０〜６２０ｎｍとする
と、図５に示したように、太陽直射光１１０，０００ｌ
xに対し、高圧ナトリウム・ランプ５０，０００ｌxにす
ると、波長５６０〜６２０ｎｍにおいて、対太陽直射光
１３０％程度の照度が確保できる。

【００２３】ところで、本発明において、照明光源２と
して用いるナトリウム・ランプ２は、交流電源を印加し
て点灯するものであるため、図２（ａ）に示すような商
用の交流電源の周波数に同期して点滅を繰り返して明る
さに時間的むら（以下、“むら”という）が生じるいわ
ゆるフラッシング現象が生じる。このため通常のＣＣＤ
カメラ或いはＣＣＤカメラの一種である高速撮影用のラ
インセンサカメラでは、このフラッシング現象により、
撮影に影響を受けてしまう。

【００２４】そこで本発明では、照明光源２としてナト
リウム・ランプ２を用いるにあたって明るさに“むら”
が生じるフラッシング現象を回避して、撮影への悪影響
をなくしている。

【００２５】図３に示す本実施形態では、ナトリウム・
ランプ２を点燈する商用交流電源として３相交流電源を
用い、かつナトリウム・ランプ２を３個用い、ナトリウ
ム・ランプ２への交流電源を印加するにあたって、位相
をずらせて３個のナトリウム・ランプ２に３相交流電源
から交流電源を印加して点灯させることにより、明るさ
の“むら”を少なくし、連続した明るさを保つようにし
ている。

【００２６】交流電源を印加する位相角をずらせて３個
のナトリウム・ランプ２を点灯させた場合、図２（ａ）
に示すように各ナトリウム・ランプ２による明るさφは
フラッシング現象により“むら”をもつが、図２（ｂ）
に示すように３個のナトリウム・ランプ２を位相をずら
せて点灯させた総合的な明るさは、図２（ｃ）に示すよ
うにφの値に平均化されて、明るさに“むら”が生じる
度合が小さい連続した明るさを保つようになる。これに
よりＣＣＤカメラによる白黒の明暗像に支障を与えるこ
とがなくなる。この場合、明るさの“むら”をより小さ
く抑えるには、ナトリウム・ランプ２の個数を増加さ
せ、これらのナトリウム・ランプ２に位相角をより小さ
くして交流電源を印加すればよい。

【００２７】また図２（ｃ）に示すように位相をずらせ
て複数のナトリウム・ランプ２を点灯させた場合、交流
電源を印加する位相角を小さくし、多くのランプ２を点
灯させると、明るさの時間むらは少なくなるが、ランプ
の数が少ない場合、例えば３個のランプを３相交流電源
で点灯させると、明るさは交流電源の周波数に同期して
（３個のランプを３相交流電源で点灯させた場合、３×
２×電流周波数値に同期して）明るさが脈流の変化をす
る。この脈流による明るさの“むら”が撮影に支障を来
すようなより正確な撮影が要求される場合には、明るさ
の補正を行なう必要があり、その場合には下記のような
処理を行なえばよい。

【００２８】すなわち、ＣＣＤカメラからの白黒による
画像データをメモリに格納した後、コンピュータ上で明
るさの補正を行う。具体的には、ＣＣＤカメラによる撮
影時に画面の一部に明るさの基準となる標準マーカを同
時に撮像し、その明るさを基準として補正を行う。通常
のＣＣＤカメラにより撮像された画像は、一画面毎に標
準マーカの明るさに応じて明るさの補正を行い、またＣ
ＣＤラインセンサ・カメラにより撮像された画像は１ラ
イン毎に明るさの補正を行う。

【００２９】また図６に示す本実施形態では、交流電源
に代えて直流電源を用いてナトリウム・ランプ２を点灯
するようにしたものである。

【００３０】すなわち図６に示す本実施形態は、ナトリ
ウム・ランプ２に直流電源６と補助交流電源８をスイッ
チ９により切替可能に接続し、ナトリウム・ランプ２に
補助交流電源８を接続して予備加熱しておく。直流電源
７とナトリウム・ランプ２との間には、直流電源７から
ナトリウム・ランプ２への電圧を印加する極性を点灯毎
に変更する極性切替器１０を設けている。

【００３１】図６においてナトリウム・ランプ２は、点
灯時以外は補助交流電源８に接続されて予備加熱されて
いる。ナトリウム・ランプ２を点灯する場合には、スイ
ッチ９により補助交流電源８から直流電源６に切替えて
ナトリウム・ランプ２に直流電源６から電圧を印加し、
撮影用にナトリウム・ランプ２を点灯させる。

【００３２】この場合、直流電源を用いてナトリウム・
ランプ２を点灯させる時間は、ナトリウム・ランプ２を
ＣＣＤカメラに白黒による明暗像を結像するのに必要な
時間に一致させ、ナトリウム・ランプ２が点灯している
期間内にＣＣＤカメラが撮影を行なう。またナトリウム
・ランプ２が点灯していない期間内には、ナトリウム・
ランプ２を補助交流電源８により予備加熱して、直流電
源によるナトリウム・ランプ２が点灯するのに要する立
上がり時間を短縮させている。

【００３３】またナトリウム・ランプ２へ直流電源から
同一の極性で電圧を印加した場合にナトリウム・ランプ
２の寿命が短命化される。これを防止するため、ナトリ
ウム・ランプ２を１回点灯する毎にナトリウム・ランプ
２に直流電源７から電圧を印加する極性を極性切替器１
０で変化させることによりナトリウム・ランプ２を点灯
させる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、自
然光を避けて特定波長の単色光の照射による被写体の白
黒の明暗像のみをＣＣＤカメラに透過させて結像させる
ため、自然光の下でも被写体を正確に撮像することがで
きる。

【００３５】またナトリウム・ランプを用いた場合に
も、複数のナトリウム・ランプを位相差をもって点灯す
ることにより、ナトリウム・ランプのフラッシング現象
を回避して被写体を正確に撮像することができる。

【００３６】さらにナトリウム・ランプを直流電源を用
いて点灯することができ、しかも直流電源の通電時間は
短いので、定格の数倍の直流電源を流して定格の数倍の
発光光量を得ることができ、これにより自然光の影響を
より小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施形態を示す構成図である。

【図２】（ａ）はナトリウム・ランプを交流電源で点灯
した場合に生じるフラッシング現象を説明する図、
（ｂ）は、３個のナトリウム・ランプを三相交流電源で
点灯した場合を説明する図、（ｃ）は、３個のナトリウ
ム・ランプを三相交流電源で点灯した場合の平均値を示
す図である。

【図３】本発明において３個のナトリウム・ランプを三
相交流電源で点灯する場合を示す回路図である。

【図４】干渉フィルターの分光装置率を示す図である。

【図５】高圧ナトリウムランプの分光エネルギー分布を
示す図である。

【図６】本発明においてナトリウム・ランプを直流電源
で点灯する場合を示す回路図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤカメラ ２ 照明光源 ３ 干渉フィルタ ４ 被写体 ５ 自然光 ６ 交流電源 ７ 直流電源 ８ 補助交流電源 ９ スイッチ １０ 極性切替器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＣＤカメラと、照明光源と、干渉フィ
   ルタとを有するＣＣＤカメラによる撮影装置であって、 ＣＣＤカメラは、被写体の明暗像を素子に結像させ、結
   像した明暗像を電気信号に変換して出力するものであ
   り、 照明光源は、特定波長帯域の単色光に近い光を被写体に
   照射し、その特定波長の単色光の照射による被写体の明
   暗像を形成するものであり、 干渉フィルタは、被写体に照射される自然光を遮蔽し
   て、前記照明光源から照射される単色光の波長帯域にお
   いて被写体の明暗像を前記ＣＣＤカメラに透過するもの
   であることを特徴とするＣＣＤカメラによる撮影装置。
2. 【請求項２】 前記照明光源から照射される単色光の波
   長帯域は、約４００〜８００ｎｍ付近の範囲内にあるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤカメラによる撮
   影装置。
3. 【請求項３】 前記照明光源の単色光を発するランプ
   は、ナトリウム・ランプであることを特徴とする請求項
   １又は２に記載のＣＣＤカメラによる撮影装置。
4. 【請求項４】 複数のナトリウム・ランプを有し、 各ナトリウム・ランプに位相をずらせて交流電源を印加
   することにより、複数のナトリウム・ランプを点灯する
   ようにしたものであることを特徴とする請求項３に記載
   のＣＣＤカメラによる撮影装置。
5. 【請求項５】 少なくとも１本のナトリウム・ランプを
   有し、 ナトリウム・ランプに直流電源を印加することにより、
   該ナトリウム・ランプを点灯するようにしたものである
   ことを特徴とする請求項３に記載のＣＣＤカメラによる
   撮影装置。
6. 【請求項６】 前記ナトリウム・ランプは、補助交流電
   源により予備加熱し、直流電源による点灯立上り時間を
   短縮するようにしたものであることを特徴とする請求項
   ５に記載のＣＣＤカメラによる撮影装置。
7. 【請求項７】 前記ナトリウム・ランプへの直流電源の
   印加は点灯毎に極性を変えて行なうようにしたものであ
   ることを特徴とする請求項５に記載のＣＣＤカメラによ
   る撮影装置。