(57)【要約】【課題】被写体の動きに応じて、被写体を照射する際の動作を切り替えることにより、低消費電力にすること。【解決手段】カメラ装置１００は、非可視光を被写体１０に照射して被写体１０を撮像する。照射部１５０は、複数の異なる波長を有する非可視光を被写体１０に照射する第１の動作と、第１の動作よりも低消費電力である第２の動作とを行う。センサー部１１２は、撮像光学部１１１で集光された被写体１０からの反射光を受けて、被写体１０を撮像する。制御部１０１は、撮像した被写体１０の画像データに基づいて被写体１０が静止していることを検出した場合に、照射部１０に対して第２の動作を行わせる。【選択図】図２
2014140117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非可視光を被写体に照射して前記被写体を撮像するカメラ装置であって、
複数の異なる波長を有する非可視光を前記被写体に照射する第１の動作と、前記第１の動作よりも低消費電力である第２の動作とを行う照射部と、
前記照射部により照射された前記被写体を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像した前記被写体の画像データに基づいて前記被写体が静止していることを検出した場合に、前記照射部に対して前記第２の動作を行わせる制御部と、
を有するカメラ装置。
【請求項２】
前記制御部により前記被写体が静止していることを検出した場合には、前記撮像手段により撮像した過去の画像データを用いて前記被写体を表示させる表示処理部をさらに有する請求項１記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第２の動作として、前記照射部に対して前記複数の異なる波長のうちの一部の波長の非可視光を前記被写体に照射させる、
請求項１記載のカメラ装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記照射部に対して前記被写体における光反射率が高い波長から順に選択した前記一部の波長の非可視光を前記被写体に対して照射させる、
請求項３記載のカメラ装置。
【請求項５】
前記照射部は、
前記複数の異なる波長の非可視光を出射する複数の出射部を有し、
前記制御部は、
複数の前記出射部の中で寿命の長い前記出射部から順に選択した一部の前記出射部より前記一部の波長の非可視光を出射させる、
請求項３記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記照射部は、
前記複数の異なる波長の非可視光を出射する複数の出射部を有し、
前記制御部は、
複数の前記出射部の中で発光効率が高い前記出射部から順に選択した一部の前記出射部より前記一部の波長の非可視光を出射させる、
請求項３記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記照射部は、
前記複数の異なる波長の非可視光を出射する複数の出射部を有し、
前記制御部は、
前記第２の動作として、前記出射部に対して出射する非可視光の出射強度を前記第１の動作における出射強度よりも小さくさせるとともに、出射強度の時間に対する変化を前記第１の動作における出射強度の時間に対する変化よりも長くさせる、
請求項１記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記照射部は、
前記複数の異なる波長の非可視光を出射する複数の出射部を有し、
前記制御部は、
前記第２の動作として、前記出射部に対して超短パルスの非可視光を出射させる、
請求項１記載のカメラ装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記被写体が静止していることを検出した場合に加えて、前記被写体が静止しているか否かを検出する場合に前記照射部に対して前記第２の動作を行わせる、
請求項１記載のカメラ装置。
【請求項１０】
非可視光を被写体に照射して前記被写体を撮像するカメラ装置における撮像方法であって、
複数の異なる波長を有する非可視光を照射する第１の動作と、前記第１の動作よりも低消費電力である第２の動作とを行うステップと、
前記照射された前記被写体を撮像するステップと、
前記撮像した前記被写体の画像データに基づいて前記被写体が静止していることを検出した場合に、前記第２の動作を行わせるステップと、
を有する撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非可視光を被写体に照射して被写体を撮像するカメラ装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非可視光の一種である赤外光を照射した被写体を撮像してカラー表示する暗視カメラが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の暗視カメラは、複数の赤外光を時間をずらして被写体に照射し、被写体からの反射光を測定するとともにカラーテーブルを用いて色推定を行う。そして、特許文献１の暗視カメラは、色推定の推定結果に基づいて被写体をカラー表示する。
【０００３】
図１は、特許文献１の暗視カメラが照射する赤外光の照射のタイミングを示す図である。
【０００４】
図１より、特許文献１の暗視カメラは、出射強度Ｓ０及びデューティー比Ｄ０の波長λ１の赤外光を照射し、波長λ１の赤外光の照射が終了した後に、出射強度Ｓ０及びデューティー比Ｄ０の波長λ２の赤外光を照射する。また、特許文献１の暗視カメラは、波長λ２の赤外光の照射が終了した後に、続いて出射強度Ｓ０及びデューティー比Ｄ０の波長λ３の赤外光を照射する。そして、これ以後は、この順番で赤外光を波長毎に時間をずらして繰り返し照射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５００４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の暗視カメラにおいては、被写体を撮像する際に、波長λ１〜波長λ３の全ての波長の非可視光を順番に繰り返し照射するため、各波長の非可視光の出射に伴って電力を消費し続けるため、低消費電力にすることができないという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、被写体の動きに応じて、被写体を照射する際の動作を切り替えることにより、低消費電力にすることができるカメラ装置及び撮像方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るカメラ装置は、非可視光を被写体に照射して前記被写体を撮像するカメラ装置であって、複数の異なる波長を有する非可視光を前記被写体に照射する第１の動作と、前記第１の動作よりも低消費電力である第２の動作とを行う照射部と、前記照射部により照射された前記被写体を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像した前記被写体の画像データに基づいて前記被写体が静止していることを検出した場合に、前記照射部に対して前記第２の動作を行わせる制御部と、を有する。
【０００９】
本発明に係る撮像方法は、非可視光を被写体に照射して前記被写体を撮像するカメラ装置における撮像方法であって、複数の異なる波長を有する非可視光を照射する第１の動作と、前記第１の動作よりも低消費電力である第２の動作とを行うステップと、前記照射された前記被写体を撮像するステップと、前記撮像した前記被写体の画像データに基づいて前記被写体が静止していることを検出した場合に、前記第２の動作を行わせるステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被写体の動きに応じて、被写体を照射する際の動作を切り替えることにより、低消費電力にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】特許文献１の暗視カメラが照射する赤外光の照射のタイミングを示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係るカメラ装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係るカメラ装置の動作を示すフロー図
【図４】本発明の実施の形態１における出射部から出射される非可視光の発光のタイミングと出射強度との関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係るカメラ装置により撮像される被写体の波長と反射率との関係を示す図
【図６】本発明の実施の形態３に係るカメラ装置における光源の発光効率を示す図
【図７】本発明の実施の形態４における出射部から出射される非可視光の発光のタイミングと出射強度及びデューティー比との関係を示す図
【図８】本発明の実施の形態５における出射部から出射される非可視光の発光のタイミングと出射強度との関係を示す図
【図９】本発明の実施の形態６における出射部から出射される非可視光の発光のタイミングと出射強度との関係を示す図
【図１０】本発明の実施の形態７に係るカメラ装置の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態７における撮像光学部の構成を示す図
【図１２】本発明の実施の形態７における出射部から出射される非可視光の発光のタイミングとデューティー比との関係を示す図
【図１３】本発明の実施の形態８におけるセンサー部の構成を示す図
【図１４】本発明の実施の形態８における波長と量子効率との関係を示す図
【図１５】本発明の実施の形態８における波長フィルタの構成を示す図
【図１６】本発明の実施の形態８における可視光の波長領域の光を透過させる波長ファイルの領域における波長と透過率との関係を示す図
【図１７】本発明の実施の形態８における赤外光及び紫外光の波長領域の光を透過させる波長フィルタの領域における波長と透過率との関係を示す図
【図１８】本発明の実施の形態８における全ての波長領域の光を透過させる波長フィルタの領域における波長と透過率との関係を示す図
【図１９】本発明の実施の形態８に係るカメラ装置に波長フィルタを用いた場合の構成を示す図
【図２０】本発明の実施の形態９における撮像光学部の構成を示す図
【図２１】本発明の実施の形態９におけるビーム分離素子の構成を示す図
【図２２】本発明の実施の形態９における波長フィルタの構成を示す図
【図２３】本発明の実施の形態９におけるセンサー部の構成を示す図
【図２４】本発明の実施の形態１０におけるビーム分離素子及びセンサー部の構成を示す図
【図２５】本発明の実施の形態１０におけるセンサー部の構成を示す図
【図２６】本発明の実施の形態１１におけるビーム分離素子及びセンサー部の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、同一の符号は、同一の構成若しくは同様の作用を有するかまたは同様の動作を行うものとする。
【００１３】
（実施の形態１）
＜カメラ装置の構成＞
本発明の実施の形態１に係るカメラ装置１００の構成について、図２を用いて説明する。
【００１４】
カメラ装置１００は、制御部１０１と、第１の出射部１０２と、第２の出射部１０３と、第３の出射部１０４と、照明光学部１０５と、撮像光学部１１１と、センサー部１１２と、データ処理部１１３と、動き検出部１１４と、色推定部１１５と、記憶部１１６とから主に構成されている。カメラ装置１００は、非可視光を被写体１０に照射して被写体１０を撮像する。
【００１５】
制御部１０１は、外部から入力された制御情報に基づいて、第１の出射部１０２、第２の出射部１０３、及び第３の出射部１０４からの非可視光の出射を制御する。制御部１０１における第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々の制御を照射制御と言う。また、その時に制御部１０１から第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々に出力される、照射制御情報をもった信号を照射制御信号という。具体的に、制御部１０１は、制御情報に基づいて、第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４の全てに対して非可視光を出射させる第１の動作、または第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４に対して第１の動作よりも低消費電力である第２の動作を行わせるように制御する。ここで、非可視光とは赤外光もしくは紫外光である。なお、第１の動作及び第２の動作については後述する。
【００１６】
なお、制御部１０１は、事前に内部に制御情報をもつことができる。その場合、外部から制御情報を入力する必要はないか、もしくは外部から制御情報を入力する頻度は少なくて良い。
【００１７】
＜照射部の構成＞
本発明の実施の形態１における照射部１５０の構成について、図２を用いて説明する。
【００１８】
照射部１５０は、制御部１０１と、第１の出射部１０２と、第２の出射部１０３と、第３の出射部１０４と、照明光学部１０５とから主に構成されている。第１の出射部１０２と、第２の出射部１０３と、第３の出射部１０４とは、照射部１５０の光源である。照射部１５０は、非可視光を被写体１０に照射する。
【００１９】
第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４は、制御部１０１の制御に従って、各々互いに異なる波長λ１１、λ１２、λ１３の非可視光を出射する。非可視光は、波長毎に時間をずらして間欠的に出射される。第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４としてＬＥＤを用いているが、ＬＥＤに限定されるものではなく、レーザー光の光源、レーザー光若しくはＬＥＤ等で励起される蛍光体、または高圧水銀ランプ等、所望の波長の光を発する光源であれば、全て適用可能である。
【００２０】
照明光学部１０５は、第１の出射部１０２から出射された非可視光、第２の出射部１０３から出射された非可視光、または第３の出射部１０４から出射された非可視光を被写体１０に向けて照射する。照明光学部１０５は、被写体１０に非可視光を照射するためのレンズを有している。照明光学部１０５から出射される非可視光は、レンズを用いることにより、効率良く被写体１０の方向に導かれる。なお、本実施の形態のカメラ装置１００は、レンズが無くても照明光学部１０５から出射される非可視光を被写体１０に照射できるので、照明光学部１０５のレンズを省略しても構わない。
【００２１】
また、本実施の形態において、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４からの非可視光を拡散させる拡散素子を、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４と被写体１０との間の光路に設けることにより、被写体１０を照射する非可視光の光強度を広い範囲で均一にしてもよい。拡散素子は、回折型または屈折型等、一般的な構成のものを、何ら制約無く用いることができる。
【００２２】
また、照明光学部１０５は、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４に対して共通でなくてもよく、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々に対して個別に設けてもよい。その場合、カメラ装置は、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々から出射される非可視光の波長に対して、各照明光学部を最適な設計にすることができ、より広い範囲で均一な光強度を有する非可視光を照射することができる。
【００２３】
＜撮像部の構成＞
本発明の実施の形態１における撮像部１６０の構成について、図２を用いて説明する。
【００２４】
撮像部１６０は、撮像光学部１１１と、センサー部１１２と、データ処理部１１３と、動き検出部１１４と、色推定部１１５と、記憶部１１６とを有している。撮像部１６０は、非可視光を照射された被写体１０を撮像し、撮像した被写体の画像を表示させるための処理を行う。
【００２５】
撮像光学部１１１は、非可視光を照射された被写体１０で反射された反射光を集光してセンサー部１１２に出力する。撮像光学部１１１は、集光レンズを有している。集光レンズは、被写体１０からの反射光をセンサー部１１２に集光することで被写体１０の像をセンサー部１１２に結像する。集光レンズは、図示していないが、カメラ装置において一般的に用いられる撮像レンズである。
【００２６】
センサー部１１２は、撮像光学部１１１で集光された被写体１０からの反射光を受けて、被写体１０を撮像し、受けた反射光を電気信号に変換する。センサー部１１２で変換された電気信号は、撮像データとしてセンサー部１１２からデータ処理部１１３に出力される。
【００２７】
センサー部１１２は、制御部１０１からセンサー制御を受ける。その時に制御部１０１からセンサー部１１２に入力する、センサー制御情報を含む信号をセンサー制御信号という。例えば、センサー制御信号には、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４により被写体１０が照射されたタイミングの情報が含まれている。従って、センサー部１１２は、被写体１０で反射された反射光が、どの波長に対する反射光であるかを確実に知ることができるため、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々の波長の電気信号に確実に分離することができる。
【００２８】
データ処理部１１３は、センサー部１１２から入力された撮像データに対して、ゲイン調整、及び露光調整等の所定の画像処理を施すことにより、第１の出射部１０２から出射された非可視光、第２の出射部１０３から出射された非可視光、または第３の出射部１０４から出射された非可視光で撮像された画像データをそれぞれ取得する。データ処理部１１３は、取得した画像データを動き検出部１１４及び色推定部１１５に出力するとともに、記憶部１１６に記憶させる。
【００２９】
データ処理部１１３は、制御部１０１からデータ処理制御を受ける。その時に制御部１０１からデータ処理部１１３に入力する、データ処理制御情報を含む信号をデータ処理制御信号という。データ処理制御信号は、センサー部１１２から出力された撮像データが、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の何れから照射された波長の非可視光に対応する撮像データであるかを確認し、適切な処理をするため等に利用される。
【００３０】
また、データ処理部１１３は、センサー部１１２から出力される撮像データから、データ処理制御信号の情報も同時に受けることもできることは言うまでもない。
【００３１】
動き検出部１１４は、制御部１０１の制御に従って、データ処理部１１３から入力された画像データを解析して、被写体１０の動きを検出する。動き検出部１１４は、被写体１０の動きの検出結果を制御部１０１及び色推定部１１５に出力する。
【００３２】
色推定部１１５は、被写体１０が動いている検出結果が動き検出部１１４から入力された場合に、データ処理部１１３から入力された画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、被写体１０が静止している検出結果が動き検出部１１４から入力された場合に、記憶部１１６に記憶されている過去の画像データを読み出し、読み出した画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。そして、色推定部１１５は、色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、モニタ２００に出力する。
【００３３】
色推定部１１５は、制御部１０１から色推定制御を受ける。その時に制御部１０１から色推定部１１５に入力する、色推定処理制御情報を含む信号を色推定制御信号という。色推定制御信号は、データ処理部１１３から出力された画像データが、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の何れから照射された波長の非可視光に対応する画像データであるかを確認し、適切な処理をするため等に利用される。
【００３４】
なお、データ処理部１１３で行われる処理の一部もしくは全てを色推定部１１５で行っても構わない。データ処理部１１３で行われる処理の全てを色推定部１１５で行う場合には、データ処理部１１３を便宜的に無くしても構わないのは言うまでもない。
【００３５】
＜カメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態１に係るカメラ装置１００の動作について、図３及び図４を用いて説明する。
【００３６】
まず、制御部１０１及び色推定部１１５は、動き検出部１１４において被写体１０が静止している検出結果が得られたか否かを判定する（ステップＳＴ３０１）。
【００３７】
カメラ装置１００は、被写体１０が動いている検出結果を動き検出部１１４から得た場合（ステップＳＴ３０１：ＮＯ）には、ステップＳＴ３０２〜ステップＳＴ３０８の通常撮影モードの処理を行う。
【００３８】
即ち、制御部１０１は、被写体１０が動いている検出結果を動き検出部１１４から得た場合（ステップＳＴ３０１：ＮＯ）には、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４に対して第１の動作を行わせる。これにより、第１の出射部１０２は、波長λ１１の非可視光を出射することにより被写体１０を照射する（ステップＳＴ３０２）。
【００３９】
次に、データ処理部１１３は、波長λ１１の被写体１０からの反射光より画像データを取得する（ステップＳＴ３０３）。
【００４０】
次に、制御部１０１は、第１の動作として第２の出射部１０３から波長λ１２の非可視光を出射させることにより被写体１０を照射させる（ステップＳＴ３０４）。
【００４１】
次に、データ処理部１１３は、波長λ１２の被写体１０からの反射光より画像データを取得する（ステップＳＴ３０５）。
【００４２】
次に、制御部１０１は、第１の動作として第３の出射部１０４から波長λ１３の非可視光を出射させることにより被写体１０を照射させる（ステップＳＴ３０６）。
【００４３】
次に、データ処理部１１３は、波長λ１３の被写体１０からの反射光より画像データを取得する（ステップＳＴ３０７）。
【００４４】
次に、色推定部１１５は、ステップＳＴ３０３、ステップＳＴ３０５及びステップＳＴ３０７において取得した画像データから色推定処理を行う（ステップＳＴ３０８）。なお、通常撮影モードにおけるカメラ装置１００の動作の詳細については後述する。
【００４５】
一方、カメラ装置１００は、被写体１０が静止している検出結果を動き検出部１１４から得た場合（ステップＳＴ３０１：ＹＥＳ）には、ステップＳＴ３０９〜ステップＳＴ３１２の静止画撮影モードの処理を行う。
【００４６】
即ち、制御部１０１は、第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４に対して、第１の動作よりも低消費電力である第２の動作を行わせるように制御する。これにより、第１の出射部１０２は、波長λ１１の非可視光を出射することにより被写体１０を照射する（ステップＳＴ３０９）。また、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４は、駆動を停止して非可視光の出射を停止する（ステップＳＴ３１０）。
【００４７】
次に、データ処理部１１３は、波長λ１１の被写体１０からの反射光より画像データを取得する（ステップＳＴ３１１）。
【００４８】
次に、色推定部１１５は、ステップＳＴ３１１において取得した画像データ、及び記憶部１１６に記憶されている波長λ１２及び波長λ１３の過去の画像データより、色推定処理を行う（ステップＳＴ３１２）。なお、静止画撮影モードにおけるカメラ装置１００の動作の詳細については後述する。
【００４９】
カメラ装置１００は、ステップＳＴ３０８の処理後またはステップＳＴ３１２の処理後に、撮像を継続するか否かを判定する（ステップＳＴ３１３）。
【００５０】
カメラ装置１００は、撮像を継続すると判定した場合（ステップＳＴ３１３：ＹＥＳ）には、ステップＳＴ３０１に処理を戻し、撮像を継続しないと判定した場合（ステップＳＴ３１３：ＮＯ）には、処理を終了する。
【００５１】
＜通常撮影モードにおけるカメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態１における通常撮影モードにおけるカメラ装置１００の動作について、図４を用いて説明する。図４において、第１の出射部１０２は波長λ１１の非可視光を出射し、第２の出射部１０３は波長λ１２の非可視光を出射し、第３の出射部１０４は波長λ１３の非可視光を出射するものとする。
【００５２】
なお、図４において、実線は、通常撮影モードと静止画撮影モードの両方における出射強度及びデューティー比を示し、破線は通常撮影モードのみにおける出射強度及びデューティー比を示している。
【００５３】
ここで、デューティー比とは、ある周期的な現象において、「ある期間」 に占める「その期間で現象が継続される期間」の割合のことである。即ち、デューティー比とは、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の発光強度を周期的に変化させたときの、周期に対してある状態で発光する時間の割合である。例えば、繰り返しの周期をＴ、１周期の中で非可視光Ａが発光している時間幅をａ、デューティー比をＤとしたとき、その非可視光Ａのデューティー比は、Ｄ＝ａ／Ｔである。なお、デューティー比を異ならせるということは、非可視光の強度の時間に対する変化があるということである。
【００５４】
本実施の形態では、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々から出射される光の強度が最も強い波長を波長λ１１〜λ１２としたとき、λ１１は波長８３０ｎｍ〜１０００ｎｍ、λ１２は波長３５０ｎｍ〜４２０ｎｍ、及び、λ１３は波長７００ｎｍ〜８３０ｎｍとすることで、色の推定を精度良く行うことができる。
【００５５】
したがって、カメラ装置１００が照射する非可視光は、波長３５０ｎｍ〜４２０ｎｍ及び７００ｎｍ〜１０００ｎｍの光を意味する。
【００５６】
また、本実施の形態では、λ１１＞λ１３の関係を保てば、λ１１を７５０ｎｍ〜８３０ｎｍに設定した場合も、色の推定を精度良く行うことができる。従って、本実施の形態では、λ１１＞λ１３の関係を保ち、かつλ１１を７５０ｎｍ〜８３０ｎｍに設定しても良い。
【００５７】
本実施の形態においては、λ１１＝９４０ｎｍ、λ１２＝３８５ｎｍ、及びλ１３＝８１０ｎｍとしている。
【００５８】
また、ＬＥＤは、半値幅５０ｎｍ程度の比較的波長幅の広い光を出射する。従って、例えば第１の出射部１０２から出射されるλ１１（λ１１＝９４０ｎｍ）の光は、上記の波長分布を持った光である。λ１２、λ１３も同様である。また、本実施の形態では、必要に応じて不要な波長の光を減衰させるフィルタを用いても構わない。
【００５９】
制御部１０１は、時刻ｔ０において、外部より入力された制御情報に基づいて、第１の出射部１０２に対してデューティー比Ｄ１の波長λ１１の非可視光を出射させる。
【００６０】
制御部１０１は、時刻ｔ１において、外部より入力された制御情報に基づいて、第１の出射部１０２に対して波長λ１１の非可視光の出射を停止させるとともに、第２の出射部１０３に対してデューティー比Ｄ２（Ｄ１＜Ｄ２）の波長λ１２の非可視光を出射させる。
【００６１】
制御部１０１は、時刻ｔ２において、外部より入力された制御情報に基づいて、第２の出射部１０３に対して波長λ１２の非可視光の出射を停止させるとともに、第３の出射部１０４に対してデューティー比Ｄ３（Ｄ２＞Ｄ３）の波長λ１３の非可視光を出射させる。
【００６２】
制御部１０１は、時刻ｔ３において、外部より入力された制御情報に基づいて、第３の出射部１０４に対して波長λ１３の非可視光の出射を停止させるとともに、第１の出射部１０２に対してデューティー比Ｄ１の波長λ１１の非可視光を出射させる。
【００６３】
これ以後、制御部１０１は、時刻ｔ４及び時刻ｔ７において、時刻ｔ１における処理と同様の処理を行う。また、制御部１０１は、時刻ｔ５及び時刻ｔ８において、時刻ｔ２における処理と同様の処理を行う。また、制御部１０１は、時刻ｔ６及び時刻ｔ９において、時刻ｔ３における処理と同様の処理を行う。なお、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４から出射される光の出射強度は同一である。
【００６４】
なお、時刻ｔ１において、第１の出射部１０２に対して波長λ１１の非可視光の出射を停止させるとともに、第２の出射部１０３に対して波長λ１２の非可視光を出射させるが、波長λ１１の非可視光の出射を完全に停止しなくても、色を推定する上で影響のない程度の出射強度であれば、波長λ１１の非可視光の出射があっても構わない。また、時刻ｔ２、ｔ３などにおいても同様である。
【００６５】
また、時刻ｔ１において、第１の出射部１０２に対して波長λ１１の非可視光の出射を停止させるとともに、第２の出射部１０３に対して波長λ１２の非可視光を出射させるが、波長λ１１の非可視光の出射を完全に停止しなくても、色を推定する上で影響のない程度のごく短い時間であれば、波長λ１１と波長λ１２とが同時に照射される時間があっても構わない。また、時刻ｔ２、ｔ３などにおいても同様である。
【００６６】
時刻ｔ０において出射された波長λ１１の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、センサー部１１２で変換される電気信号、センサー部１１２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データは、１フレームとする。
【００６７】
また、時刻ｔ１において出射された波長λ１２の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、センサー部１１２で変換される電気信号、センサー部１１２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データは、２フレームとする。
【００６８】
また、時刻ｔ２において出射された波長λ１３の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、センサー部１１２で変換される電気信号、センサー部１１２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データは、３フレームとする。
【００６９】
また、時刻ｔ３において出射された波長λ１１の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、センサー部１１２で変換される電気信号、センサー部１１２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データは、４フレームとする。
【００７０】
これ以後、時刻ｔ４及び時刻ｔ７において、時刻ｔ１における処理と同様の処理を行い、被写体１０からの反射光、センサー部１１２で変換される電気信号、センサー部１１２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データは、それぞれ５フレーム及び８フレームとする。
【００７１】
また、時刻ｔ５及び時刻ｔ８において、時刻ｔ２における処理と同様の処理を行い、被写体１０からの反射光、センサー部１１２で変換される電気信号、センサー部１１２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データは、それぞれ６フレーム及び９フレームとする。
【００７２】
また、時刻ｔ６及び時刻ｔ９において、時刻ｔ３における処理と同様の処理を行い、被写体１０からの反射光、センサー部１１２で変換される電気信号、センサー部１１２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データは、それぞれ７フレーム及び１０フレームとする。
【００７３】
色推定部１１５は、データ処理部１１３により出力された、非可視光の時刻ｔ０からの発光周期Ｔ内で作成される１フレームから３フレームまでの画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、３フレームの画像データで色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、外部に出力する。
【００７４】
また、色推定部１１５は、データ処理部１１３により出力された、非可視光の時刻ｔ４からの発光周期Ｔ内で作成される４フレームから６フレームまでの画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、３フレームの画像データで色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、外部に出力する。
【００７５】
また、色推定部１１５は、データ処理部１１３により出力された、非可視光の時刻ｔ７からの発光周期Ｔ内で作成される７フレームから９フレームまでの画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、３フレームの画像データで色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、外部に出力する。
【００７６】
つまり、非可視光の発光周期Ｔ毎、言い換えれば３フレーム毎に色を推定した結果に基づいた表示用データが外部に出力される。
【００７７】
なお、本実施の形態では、非可視光の発光周期Ｔ毎ではなく、非可視光が照射されるフレーム毎に、色を推定した結果に基づいた表示用データを外部に出力させることも出来る。その場合について説明する。
【００７８】
時刻ｔ０からｔ９で作成される、被写体１０からの反射光、センサー部１１２で変換される電気信号、センサー部１１２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データは、上述と同様に１から１０フレームとする。ただし、色推定部１１５の処理方法が異なる。
【００７９】
色推定部１１５は、データ処理部１１３により出力された、非可視光の時刻ｔ０からの発光周期Ｔ内で作成される１フレームから３フレームまでの画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、外部に出力する。
【００８０】
第２に、色推定部１１５は、データ処理部１１３により出力された、非可視光の時刻ｔ１からの発光周期Ｔ内で作成される２フレームから４フレームまでの画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、外部に出力する。
【００８１】
第３に、色推定部１１５は、データ処理部１１３により出力された、非可視光の時刻ｔ２からの発光周期Ｔ内で作成される３フレームから５フレームまでの画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、外部に出力する。
【００８２】
第４に、色推定部１１５は、データ処理部１１３により出力された、非可視光の時刻ｔ３からの発光周期Ｔ内で作成される４フレームから６フレームまでの画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、外部に出力する。
【００８３】
これ以後、カメラ装置１００は、時刻ｔ４及び時刻ｔ７において、時刻ｔ１における処理と同様の処理を行う。また、カメラ装置１００は、時刻ｔ５及び時刻ｔ８において、時刻ｔ２における処理と同様の処理を行う。また、カメラ装置１００は、時刻ｔ６及び時刻ｔ９において、時刻ｔ３における処理と同様の処理を行う。
【００８４】
これにより、非可視光の発光フレーム毎、言い換えれば１フレーム毎に色を推定した結果に基づいた表示用データが外部に出力される。
【００８５】
＜静止画撮影モードにおけるカメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態１における静止画撮影モードにおけるカメラ装置１００の動作について、図４を用いて説明する。
【００８６】
制御部１０１は、被写体１０が静止している検出結果を動き検出部１１４から得た場合には、通常動作モードで動作していた、第１の出射部１０２、第２の出射部１０３、第３の出射部１０４の少なくとも一つの動作を停止させる。ここでは、制御部１０１は、図４において破線で示すように、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４の動作を停止させている。第１の出射部１０２は通常通り、動作することで、少なくとも被写体１０の画像を取得することが出来る。
【００８７】
なお、ここでは、制御部１０１は、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４の動作を停止させたが、通常動作モードより低消費電力で被写体の動作を検知することが出来れば、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４のどちらか一方の動作を停止させるだけでも構わない。
【００８８】
また、制御部１０１は、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４を完全に停止させる必要もなく、照射する出力を減らすだけでも、通常動作モードより低消費電力になることは言うまでもない。
【００８９】
＜非可視光を出射させる出射部の選択方法＞
本発明の実施の形態２における非可視光を出射させる出射部の選択方法について、図４及び図５を用いて説明する。
【００９０】
制御部１０１は、ステップＳＴ３０９及びステップＳＴ３１０の処理の前に、各波長λ１１、λ１２、λ１３の光反射率に基づいて非可視光を出射させる出射部を選択する。
【００９１】
具体的に、図５において、実線は、人間には青色に見える被写体（以下、「被写体Ｂ」と記載する）の各波長に対する光反射率を示し、一点鎖線は、人間には緑色に見える被写体（以下、「被写体Ｇ」と記載する）の各波長に対する光反射率を示し、破線は、人間には赤色に見える被写体（以下、「被写体Ｒ」と記載する）の各波長に対する光反射率を、それぞれ示す。図５では、被写体として青色、緑色、及び赤色の色紙を用いた。
【００９２】
図５より、波長λ１１は、被写体Ｂ、被写体Ｇ、及び被写体Ｒの全てにおいて光反射率が最も高い波長である。波長λ１２は、被写体Ｂ、被写体Ｇ、及び被写体Ｒの全てにおいて光反射率が最も低い波長である。波長λ１３は、波長λ１１の反射特性と波長λ１２の反射特性との中間の反射特性を有しており、更に被写体Ｂ、被写体Ｇ、及び被写体Ｒとで、顕著に異なる反射特性を示している。
【００９３】
上述の特性を考慮して、制御部１０１は、図４に示すように、第１の出射部１０２から出射される波長λ１１の非可視光のみを出射させる。これにより、カメラ装置１００は、図４に示すように、波長λ１１の非可視光を時刻ｔ０、ｔ３、及びｔ６のタイミングで出射する。一方、カメラ装置１００は、波長λ１２及び波長λ１３の非可視光を出射しない。
【００９４】
本実施の形態では、波長λ１１の被写体Ｂ、被写体Ｇ、及び被写体Ｒの平均の光反射率を１とした場合、波長λ１２の平均の光反射率は約０．２５、及び波長λ１３の平均の光反射率は約０．７５である。これは、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々から出射した非可視光の出射強度が同じである場合、波長λ１２の映像信号に対する雑音の影響が、波長λ１１に対して約４倍になることを示しており、つまり、色を推定する精度が低下することを意味している。そこで、制御部１０１は、第１の出射部１０２から波長λ１１の非可視光のみを出射させる。これにより、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々に搭載されたＬＥＤを、高価な高出力品などに変更することなく雑音の影響を最小化することができる。
【００９５】
本実施の形態において、被写体Ｂ、被写体Ｇ、及び被写体Ｒの光反射率を使って非可視光を出射させる出射部を選択したが、これに限らず、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の各々から出射する波長スペクトル、撮影する被写体の色、材質、被写体の距離、または色の推定精度などを考慮して、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の中から非可視光を出射させる出射部を選択してもよい。なお、非可視光を出射させる出射部の選択方法は、この限りではない。
【００９６】
このように、本実施の形態によれば、被写体１０が静止している場合に第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４の駆動を停止させるので、低消費電力にすることができる。
【００９７】
また、本実施の形態によれば、被写体１０が静止している場合に第１の出射部１０２のみを駆動させるので、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の全ての駆動を停止させる場合に比べて、実際の画像により近い画像を表示させることができる。
【００９８】
また、本実施の形態によれば、十分な信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の画像を得ることができるとともに、低消費電力のカメラ装置を提供することができるようになる。更に、バッテリーで動作させた場合には、長時間の動作が可能となる。
【００９９】
（実施の形態２）
本実施の形態に係るカメラ装置は、構成に対して特に制約は無く、例えば、実施の形態１に示すカメラ装置１００と同一構成にすることができる。なお、本実施の形態では、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。また、本実施の形態において、カメラ装置１００の動作は図３と同一であるので、その説明を省略する。
【０１００】
＜非可視光を出射させる出射部の選択方法＞
本発明の実施の形態２における非可視光を出射させる出射部の選択方法について説明する。
【０１０１】
波長λ１１は、寿命が最も長い第１の出射部１０２から出射される非可視光の波長である。波長λ１２は、寿命が最も短い第２の出射部１０３から出射される非可視光の波長である。波長λ１３は、第１の出射部１０２の寿命と第２の出射部１０３の寿命との中間の寿命を有する第３の出射部１０４から出射される非可視光の波長である。
【０１０２】
制御部１０１は、寿命が最も長い光源である第１の出射部１０２から出射される波長λ１１の非可視光のみを出射させる。
【０１０３】
このように、本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、静止画撮影モードにおいて、寿命が最も長い光源である第１の出射部１０２から波長λ１１の非可視光を出射させることにより、カメラ装置１００全体の寿命を長くすることができる。
【０１０４】
（実施の形態３）
本実施の形態に係るカメラ装置は、構成に対して特に制約は無く、例えば、実施の形態１に示すカメラ装置１００と同一構成にすることができる。なお、本実施の形態では、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。また、本実施の形態において、カメラ装置１００の動作は図３と同一であるので、その説明を省略する。
【０１０５】
＜非可視光を出射させる出射部の選択方法＞
本発明の実施の形態３における非可視光を出射させる出射部の選択方法について、図６を用いて説明する。なお、図６は、光源である第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４の波長と発光効率との一例を示している。
【０１０６】
図６より、波長λ１１は、光源の発光効率（光源の電気―光変換効率のこと）が最も高い。波長λ１１は、第１の出射部１０２から出射される非可視光の波長である。波長λ１２は、発光効率が最も低い。波長λ１２は、第２の出射部１０３から出射される非可視光の波長である。波長λ１３は、第１の出射部１０２の発光効率と第２の出射部１０３の発光効率との中間の発光効率を有する。波長λ１３は、第３の出射部１０４から出射される非可視光の波長である。
【０１０７】
制御部１０１は、図６より、発光効率の最も高い第１の出射部１０２のみから波長λ１１の非可視光を出射させる。
【０１０８】
具体的に、この発光効率は、波長λ１１の光を照射するＬＥＤは総投入電力の３０％が光に、残りの７０％が熱になることを示しており、波長λ１２の光を照射するＬＥＤは総投入電力の１０％が光に、残りの９０％が熱になることを示しており、波長λ１３の光を照射するＬＥＤは総投入電力の２０％が光に、残りの８０％が熱になることを示している。
【０１０９】
これにより、例えば、使用するＬＥＤまたは電気回路部品に、高電流に対応した高価な部品を使用する必要がなくなる。また、放熱対策用の部品も減らすことができ、カメラ装置の小型化も容易となる。
【０１１０】
なお、本実施の形態では、使用するＬＥＤの発光効率のみを考えて出射部を選択したが、ＬＥＤの周辺回路の効率、または使用する電源の効率などを考慮して出射部を選択してもよい。
【０１１１】
このように、本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、静止画撮影モードにおいて、発光効率の最も高い第１の出射部１０２のみから非可視光を出射させることにより、被写体１０を効率よく照射することができる。
【０１１２】
（実施の形態４）
本実施の形態に係るカメラ装置は、構成に対して特に制約は無く、例えば、実施の形態１に示すカメラ装置１００と同一構成にすることができる。なお、本実施の形態では、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。
【０１１３】
＜カメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態４に係るカメラ装置１００の動作について、図７を用いて説明する。なお、図７において、破線は通常撮影モードにおける出射強度及びデューティー比を示し、実線は静止画撮影モードにおける出射強度及びデューティー比を示している。
【０１１４】
本実施の形態では、図７に示すように、制御部１０１は、静止画撮影モードにおいて、通常撮影モードに比べて、第１の出射部１０２から出射される波長λ１１の非可視光の出射強度を低くするとともにデューティー比を長くする。
【０１１５】
なお、本実施の形態に係るカメラ装置１００は、上記動作以外の動作は図３と同一であるので、その説明を省略する。
【０１１６】
このように、本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、静止画撮影モードにおいて出射強度を低くするとともにデューティー比を長くするので、実施の形態１に比べて、光源へ流すピーク電力を下げることができるため、低消費電力にしながら被写体１０を十分に照射することができる。
【０１１７】
（実施の形態５）
本実施の形態に係るカメラ装置は、構成に対して特に制約は無く、例えば、実施の形態１に示すカメラ装置１００と同一構成にすることができる。なお、本実施の形態では、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。
【０１１８】
＜カメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態５に係るカメラ装置１００の動作について、図８を用いて説明する。なお、図８において、破線は通常撮影モードにおける出射強度及びデューティー比を示し、実線は静止画撮影モードにおける出射強度及びデューティー比を示している。
【０１１９】
本実施の形態では、図８に示すように、制御部１０１は、静止画撮影モードにおいて、第１の出射部１０２から出射される波長λ１１の非可視光を超短パルスにする。ここで、超短パルスとは、時間幅が非常に短いパルスを言う。例えば、超短パルスのパルス幅は３ピコ秒である。超短パルスは、例えば、超短パルス半導体レーザーにより生成することができる。
【０１２０】
なお、本実施の形態に係るカメラ装置１００において、上記動作以外の動作は図３と同一であるので、その説明を省略する。
【０１２１】
このように、本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、静止画撮影モードにおいて超短パルスの非可視光を出射するので、照射部１５０における発熱を抑制することができる。
【０１２２】
（実施の形態６）
本実施の形態に係るカメラ装置は、構成に対して特に制約は無く、例えば、実施の形態１に示すカメラ装置１００と同一構成にすることができる。なお、本実施の形態では、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。
【０１２３】
＜カメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態６に係るカメラ装置１００の動作について、図９を用いて説明する。
【０１２４】
本実施の形態では、図９に示すように、制御部１０１は、被写体１０の動きを検出する際において、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４に対して第２の動作を行わせる。即ち、制御部１０１は、被写体１０の動きを検出する際において、通常撮影モードに比べて、第１の出射部１０２から出射される波長λ１１の非可視光の出射強度及びデューティー比を小さくする。また、制御部１０１は、被写体１０の動きを検出する際において、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４の駆動を停止させる。
【０１２５】
なお、本実施の形態に係るカメラ装置１００は、上記動作以外の動作は図２と同一であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態に係るカメラ装置１００は、図２に代えて上記実施の形態２〜実施の形態５の何れかの動作を行うようにしてもよい。また、本実施の形態において、出射強度とデューティー比とを小さくしたが、出射強度とデューティー比との何れか一方のみを小さくしてもよい。
【０１２６】
このように、本実施の形態では、被写体の動きを検出する際に、第１の出射部１０２から出射される波長λ１１の非可視光の出射強度またはデューティー比を小さくするとともに、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４の駆動を停止させる。これにより、本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、実施の形態１に比べて、さらに低消費電力にすることができる。
【０１２７】
（実施の形態７）
＜カメラ装置の構成＞
本発明の実施の形態７に係るカメラ装置９００の構成について、図１０を用いて説明する。
【０１２８】
カメラ装置９００は、制御部９０１、照射部１５０及び撮像部１０００を有している。
【０１２９】
制御部９０１は、制御情報が外部から入力され、入力された制御情報に基づいて、第１の出射部１０２、第２の出射部１０３、及び第３の出射部１０４からの非可視光の出射を制御する。具体的には、制御部９０１は、第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４から出射される非可視光のデューティー比を波長毎に異ならせる。
【０１３０】
照射部１５０は、非可視光を被写体１０に照射する。
【０１３１】
撮像部１０００は、非可視光を照射された被写体１０を撮像する。
【０１３２】
＜照射部の構成＞
本発明の実施の形態７における照射部１５０の構成について、図１０を用いて説明する。なお、図１０の照射部１５０において、図２と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１３３】
第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４は、制御部９０１の制御に従って、各々互いに異なる波長λ１１、λ１２、λ１３の非可視光を出射する。なお、第１の出射部１０２、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４における上記以外の他の構成は上記実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。
【０１３４】
＜撮像部の構成＞
本発明の実施の形態７における撮像部１０００の構成について、図１０を用いて説明する。
【０１３５】
図１０に示す撮像部１０００は、図２に示す実施の形態１に係る撮像部１６０と比較して、撮像光学部１１１の代わりに撮像光学部１００５を有し、センサー部１１２の代わりに第１のセンサー部１００２、第２のセンサー部１００３及び第３のセンサー部１００４を有している。なお、図１０において、図２と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１３６】
撮像部１０００は、データ処理部１１３と、動き検出部１１４と、色推定部１１５と、記憶部１１６と、第１のセンサー部１００２と、第２のセンサー部１００３と、第３のセンサー部１００４と、撮像光学部１００５とから主に構成されている。
【０１３７】
撮像光学部１００５は、非可視光を照射された被写体１０で反射された反射光を集光する。撮像光学部１００５は、集光した波長λ１１の反射光を第１のセンサー部１００２に導く。撮像光学部１００５は、集光した波長λ１２の反射光を第２のセンサー部１００３に導く。撮像光学部１００５は、集光した波長λ１３の反射光を第３のセンサー部１００４に導く。なお、撮像光学部１００５の構成の詳細については、後述する。
【０１３８】
第１のセンサー部１００２は、制御部９０１の制御に従って、撮像光学部１００５で集光された被写体１０からの波長λ１１の反射光を受けて、被写体１０を撮像し、受けた光を電気信号に変換する。第１のセンサー部１００２で変換された電気信号は、撮像データとして第１のセンサー部１００２から出力される。
【０１３９】
第２のセンサー部１００３は、制御部９０１の制御に従って、撮像光学部１００５で集光された被写体１０からの波長λ１２の反射光を受けて、被写体１０を撮像し、受けた光を電気信号に変換する。第２のセンサー部１００３で変換された電気信号は、撮像データとして第２のセンサー部１００３から出力される。
【０１４０】
第３のセンサー部１００４は、制御部９０１の制御に従って、撮像光学部１００５で集光された被写体１０からの波長λ１３の反射光を受けて、被写体１０を撮像し、受けた光を電気信号に変換する。第３のセンサー部１００４で変換された電気信号は、撮像データとして第３のセンサー部１００４から出力される。
【０１４１】
データ処理部１１３は、第１のセンサー部１００２から出力される撮像データを受ける。データ処理部１１３は、第１のセンサー部１００２により出力された波長λ１１の撮像データ、第２のセンサー部１００３により出力された波長λ１２の撮像データ、及び第３のセンサー部１００４により出力された波長λ１３の撮像データを合成するとともに所定の画像処理を施すことにより画像データを取得する。データ処理部１１３は、取得した画像データを動き検出部１１４及び色推定部１１５に出力するとともに、記憶部１１６に記憶させる。
【０１４２】
データ処理部１１３は、制御部９０１からデータ処理制御を受ける。なお、データ処理部１１３は、第１のセンサー部１００２、第２のセンサー部１００３及び第３のセンサー部１００４から出力される撮像データから、データ処理制御信号の情報も同時に受けることもできることは言うまでもない。
【０１４３】
動き検出部１１４は、データ処理部１１３から入力された画像データを解析して、被写体１０の動きを検出する。動き検出部１１４は、被写体１０の動きの検出結果を制御部９０１及び色推定部１１５に出力する。
【０１４４】
＜撮像光学部の構成＞
本発明の実施の形態７における撮像光学部１００５の構成について、図１１を用いて説明する。
【０１４５】
撮像光学部１００５は、プリズム１００１及び集光レンズ１００６を有している。
【０１４６】
プリズム１００１は、被写体１０からの反射光を波長毎に分離する。プリズム１００１は、被写体１０からの反射光を第１のセンサー部１００２〜第３のセンサー部１００４に導く。プリズム１００１は、第１の分離部１００１ａ及び第２の分離部１００１ｂを有している。
【０１４７】
集光レンズ１００６は、被写体１０からの反射光を第１のセンサー部１００２〜第３のセンサー部１００４に集光することで、被写体１０の像を第１のセンサー部１００２〜第３のセンサー部１００４に結像する。集光レンズ１００６は、カメラ装置において一般的に用いられる撮像レンズである。
【０１４８】
撮像光学部１００５は、被写体１０からの波長λ１１の反射光を第１の分離部１００１ａにより他の波長の反射光と分離して第１のセンサー部１００２に導く。撮像光学部１００１は、被写体１０からの波長λ１２の反射光を他の波長の反射光と分離して第２のセンサー部１００３に導く。撮像光学部１００５は、被写体１０からの波長λ１３の反射光を第２の分離部１００１ｂにより他の波長の反射光と分離して第３のセンサー部１００４に導く。
【０１４９】
＜照射部の動作＞
本発明の実施の形態７に係る照射部１５０の動作について、図１２を用いて説明する。
【０１５０】
制御部９０１は、時刻ｔ０において、外部より入力された制御情報に基づいて、第２の出射部１０３に対して波長λ１２の非可視光を出射させ、第３の出射部１０４に対してデューティー比Ｄ４の波長λ１３の非可視光を出射させ、第１の出射部１０２に対してデューティー比Ｄ５（Ｄ４＞Ｄ５）の波長λ１１の非可視光を出射させる。
【０１５１】
制御部９０１は、時刻ｔ１において、外部より入力された制御情報に基づいて、第１の出射部１０２に対して波長λ１１の非可視光の出射を停止させる。
【０１５２】
制御部９０１は、時刻ｔ２において、外部より入力された制御情報に基づいて、第３の出射部１０４に対して波長λ１３の非可視光の出射を停止させる。
【０１５３】
制御部９０１は、時刻ｔ３において、外部より入力された制御情報に基づいて、第３の出射部１０４に対してデューティー比Ｄ４の波長λ１３の非可視光を出射させるとともに、第１の出射部１０２に対してデューティー比Ｄ５の波長λ１１の非可視光を出射させる。
【０１５４】
制御部９０１は、時刻ｔ４において、外部より入力された制御情報に基づいて、第１の出射部１０２に対して波長λ１１の非可視光の出射を停止させる。
【０１５５】
制御部９０１は、時刻ｔ５において、外部より入力された制御情報に基づいて、第３の出射部１０４に対して波長λ１３の非可視光の出射を停止させる。
【０１５６】
これ以後、制御部９０１は、上記の処理を繰り返す。なお、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４から出射される光の出射強度は、同一である。
【０１５７】
時刻ｔ０において出射された波長λ１２の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、第２のセンサー部１００３で変換される電気信号、第２のセンサー部１００３から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データを、１−１フレームとする。
【０１５８】
時刻ｔ０において出射された波長λ１３の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、第３のセンサー部１００４で変換される電気信号、第３のセンサー部１００４から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データを、１−２フレームとする。
【０１５９】
時刻ｔ０において出射された波長λ１１の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、第１のセンサー部１００２で変換される電気信号、第１のセンサー部１００２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データを、１−３フレームとする。
【０１６０】
なお、非可視光の発光周期Ｔは、最も長い時間照射されている波長λ１２の非可視光の時間の２分の１と同じである。
【０１６１】
時刻ｔ３において出射された波長λ１２の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、第２のセンサー部１００３で変換される電気信号、第２のセンサー部１００３から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データを、２−１フレームとする。
【０１６２】
時刻ｔ３において出射された波長λ１３の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、第３のセンサー部１００４で変換される電気信号、第３のセンサー部１００４から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データを、２−２フレームとする。
【０１６３】
時刻ｔ３において出射された波長λ１１の非可視光に対する、被写体１０からの反射光、第１のセンサー部１００２で変換される電気信号、第１のセンサー部１００２から出力される撮像データ、及びデータ処理部１１３から出力される画像データを、２−３フレームとする。
【０１６４】
色推定部１１５は、データ処理部１１３により出力された、非可視光の時刻ｔ０からの発光周期Ｔ内で作成される１−１フレームから１−３フレームまでの画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、１−１フレームから１−３フレームの画像データで色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、モニタ２００に出力する。
【０１６５】
また、色推定部１１５は、データ処理部１１３により出力された、非可視光の時刻ｔ３からの発光周期Ｔ内で作成される２−１フレームから２−３フレームまでの画像データのスペクトルに基づいて色の推定を行う。色推定部１１５は、２−１フレームから２−３フレームの画像データで色を推定した結果に基づいて、被写体１０を表示するための表示用データを生成し、外部に出力する。
【０１６６】
つまり、非可視光の発光周期Ｔ毎、言い換えれば、最も長い時間照射されている波長λ１２の非可視光のフレーム毎に色を推定した結果に基づいた表示用データがモニタ２００に出力される。
【０１６７】
そして、制御部９０１は、被写体１０が静止している場合に、第１の出射部１０２のみを駆動させ、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４の駆動を停止させる。
【０１６８】
本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、第１の出射部１０２〜第３の出射部１０４から出射される非可視光のデューティー比を波長毎に異ならせることにより、十分な信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の画像を得つつ、低消費電力のカメラ装置を提供することができる。更に、バッテリーで動作させた場合には、長時間の動作が可能となる。
【０１６９】
また、本実施の形態によれば、撮像部９００において撮像光学部１００５で非可視光を波長毎に分離して第１のセンサー部１００２〜第３のセンサー部１００４の各々に結像させるので、撮像部１０００における信号処理を簡単にすることができる。
【０１７０】
また、本実施の形態によれば、波長λ１１の非可視光について、時間的に連続して出射するので、全ての波長の非可視光を間欠的に出射する場合に比べて、信号処理を簡単にすることができる。
【０１７１】
また、本実施の形態によれば、波長λ１２及び波長λ１３の非可視光について、反射特性に応じてデューティー比を可変にする場合、または、光源の光電変換効率に応じてデューティー比を可変にする場合には、照明光学部１０５から出射される光を高輝度にすることができ、遠くの被写体１０を照射して撮像することができる。
【０１７２】
また、本実施の形態によれば、波長λ１２及び波長λ１３の非可視光について、光源の寿命に応じてデューティー比を可変にする場合には、カメラ装置９００の寿命を長くすることができる。
【０１７３】
また、本実施の形態によれば、波長λ１２及び波長λ１３の非可視光について、光源の発光効率に応じてデューティー比を可変にする場合には、十分な信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の画像を得つつ、さらに低消費電力のカメラ装置９００を提供することができる。
【０１７４】
また、本実施の形態によれば、波長λ１２及び波長λ１３の非可視光を間欠的に出射させるので、第２の出射部１０３及び第３の出射部１０４における発熱を抑制することができるので、放熱板等の放熱手段が簡素化でき、小型で安価なカメラ装置９００を提供することができるようになる。
【０１７５】
（実施の形態８）
本実施の形態に係るカメラ装置は、波長フィルタ１３０２を追加し、センサー部１１２の代わりにセンサー部１３００を有する以外は図２と同一構成であるので、センサー部１３００及び波長フィルタ１３０２以外の説明を省略する。なお、本実施の形態では、センサー部１３００及び波長フィルタ１３０２以外の構成は、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。
【０１７６】
＜センサー部の構成＞
本発明の実施の形態８におけるセンサー部１３００の構成について、図１３を用いて説明する。
【０１７７】
センサー部１３００は、受光素子１３０１を有している。
【０１７８】
受光素子１３０１は、複数のピクセル１３０１ｅ、１３０１ｆ、１３０１ｇ、１３０１ｈを有している。
【０１７９】
図１３において、ピクセル１３０１ｅをＰ１、ピクセル１３０１ｆをＰ２、ピクセル１３０１ｇをＰ３、ピクセル１３０１ｈをＰ４として、それぞれ示している。
【０１８０】
それぞれのピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｈは、入射した光を電気信号に変換する。ピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｈの数は、通常数百〜数千万個であるが、正確に書くことは困難なので、図１３においては、模式的に示している。なお、ピクセルの数は、必要とする画像の解像度に応じて任意に選ぶことができる。
【０１８１】
本実施の形態のセンサー部１３００においては、横に１９２０個、及び縦に１０８０個のピクセルを配列した受光素子１３０１を用いた。
【０１８２】
＜センサー部の特性＞
本発明の実施の形態８におけるセンサー部１３００の特性について、図１４を用いて説明する。
【０１８３】
図１４は、センサー部１３００が有するピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｈの、波長に対する量子効率の特性を示している。図１４において、１３０１ｍはピクセル１３０１ｅが有する特性、１３０１ｎはピクセル１３０１ｆとピクセル１３０１ｇとが有する特性、及び、１３０１ｏはピクセル１３０１ｈが有する特性を、それぞれ示している。
【０１８４】
ピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｈのいずれも、赤外光の波長領域で感度を有している。
【０１８５】
ピクセル１３０１ｅは、可視光の赤色に相当する波長領域の感度が、可視光の緑色の波長領域と青色の波長領域の感度よりも高くなるようにしている。
【０１８６】
また、ピクセル１３０１ｆ及びピクセル１３０１ｇは、可視光の緑色に相当する波長領域の感度が、可視光の赤色の波長領域と青色の波長領域の感度よりも高くなるようにしている。
【０１８７】
また、ピクセル１３０１ｈは、可視光の青色に相当する波長領域の感度が、可視光の赤色の波長領域と緑色の波長領域の感度よりも高くなるようにしている。
【０１８８】
具体的には、各ピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｈの上部に上述の特性を有するカラーフィルタを設けている。この構成は、可視光をカラーで受光するイメージセンサーで一般的に用いられている構成と同様なので、詳しい説明は省略する。
【０１８９】
カメラ装置にセンサー部１３００を用いる場合、例えば日中の太陽や夜間の街灯等、外部から可視光が被写体に照明されるとき、被写体を実際に即した色を撮影することが可能となる。
【０１９０】
具体的には、カラーの１ピクセル（以下、等価的な１ピクセルとする）を構成しているとみなせる画像データは、１組のピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｈ、すなわち４つのピクセルにより得ることができる。
【０１９１】
非可視光である光を用いて、被写体の色を推定する際には、ピクセル１３０１ｈから出力されるデータを用いる。ピクセル１３０１ｈは、波長λ１１〜λ１３のいずれの波長にも十分な感度を有しているので、実施の形態１に示すカメラ装置と同様に、良好に色を推定することができる。
【０１９２】
また、ピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｇは、紫外光の波長領域の感度はピクセル１３０１ｈに比べて低いが、赤外光の波長領域の感度は、ピクセル１３０１ｈと同様である。そのため、用いる非可視光が、赤外光の波長領域の光の場合には、ピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｇも用いても良い。赤外光の波長領域の光を検出可能なピクセルを極力多く用いることで、被写体に照射する赤外光の強度を弱めても十分な信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の撮像を得ることが可能となるので、消費電力の少ないカメラ装置を提供することができるようになる。また、低消費電力になる分、発熱を抑制することができるので、放熱板等の放熱手段が簡素化でき、小型で安価なカメラ装置を提供することができるようになる。
【０１９３】
なお、ここでは、ピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｇは、紫外光の波長領域の感度がピクセル１３０１ｈに比べて低く、赤外光の波長領域の感度は、ピクセル１３０１ｈと同様である場合について述べたが、ピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｇが紫外光の波長領域で良好な感度を有する場合、または、用いる非可視光が紫外光の波長領域の光の場合には、ピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｇを用いてもよい。
【０１９４】
等価的な１ピクセルと見なす範囲において、複数のピクセルを用いるかどうかは、以下の判断を行えば良い。
【０１９５】
等価的な１ピクセルと見なす範囲において、用いるピクセル数をｋ、信号の出力の総和をＳｋ、及び、用いるピクセルの中で最大の信号を出力する１個のピクセルの出力をＳ１としたとき、Ｓｋがｋの平方根とＳ１との積よりも大きい場合には、複数のピクセルを用いればよい。一方、Ｓｋがｋの平方根とＳ１との積以下の場合には、最大の信号を出力する１個のピクセルを用いることで、Ｓ／Ｎの良い画像を得ることができる。
【０１９６】
例えば、等価的に１ピクセルと見なす領域で４つのピクセルを用いたとき、Ｓｋがｋの平方根とＳ１との積よりも大きい場合には、等価的に１ピクセルと見なす領域の画像情報を生成するのに４つのピクセルを用いれば良い。
【０１９７】
また、光源から出射される光の波長に依存して、Ｓｋがｋの平方根とＳ１との積よりも大きいか否かという判断基準に関する結果が異なる場合には、光源から出射される光の波長に応じて、例えば、波長λ１２の光を照射して画像を得るときは４つのピクセルを用い、波長λ１１の光及び波長λ１３の光を照射して画像を得るときは２つのピクセルを用いるというように、ピクセルの数を切り替えてもよい。
【０１９８】
このことで、各光源から出射される光を照射して得る画像は、それぞれが、最もＳ／Ｎの良い画像となり、高い精度で色の推定を行うことができるようになる。
【０１９９】
＜波長フィルタの構成＞
本発明の実施の形態８における波長フィルタ１３０２の構成について、図１５を用いて説明する。
【０２００】
図１５は、透過させる光の波長を制限する波長フィルタ１３０２の構成を示している。
【０２０１】
波長フィルタ１３０２は、被写体１０とセンサー部１３００との間の光路に配置される。波長フィルタ１３０２は、領域１３０２ａと領域１３０２ｂと領域１３０２ｃとを有している。
【０２０２】
＜波長フィルタの特性＞
本発明の実施の形態８における波長フィルタ１３０２の特性について、図１６〜図１８を用いて説明する。
【０２０３】
図１６は、波長フィルタ１３０２が有する領域１３０２ａの波長に対する透過率の特性を示している。
【０２０４】
領域１３０２ａは、可視光の波長領域の光を透過させ、赤外光及び紫外光の波長領域の光を遮断する特性を有している。
【０２０５】
図１７は、領域１３０２ｂの波長に対する透過率の特性を示している。領域１３０２ｂは、可視光の波長領域の光を遮断し、赤外光及び紫外光の波長領域の光を透過させる特性を有している。
【０２０６】
図１８は、領域１３０２ｃの波長に対する透過率の特性を示している。領域１３０２ｃは、全ての波長領域の光を透過させる特性を有している。
【０２０７】
＜波長フィルタの使用方法＞
本発明の実施の形態８における波長フィルタ１３０２の使用方法について、図１９を用いて説明する。
【０２０８】
図１９は、本実施の形態に係るカメラ装置に波長フィルタ１３０２を用いた場合の構成図である。なお、図１９において、波長フィルタ１３０２とセンサー部１３００との間には、受光素子１３０３が配置されている。
【０２０９】
日中の太陽光等の可視光に加えて、赤外光もしくは紫外光も撮影対象に照射されているときには、図１９（ａ）に示すように、波長フィルタ１３０２の領域１３０２ａが、被写体１０とセンサー部１３００との間の光路に配置される。
【０２１０】
これにより、日中の太陽や夜間の街灯等の外部から可視光が被写体１０に照射されるとき、赤外光の波長領域の光もしくは紫外光の波長領域の光のセンサー部１３００への入射量を減衰させることができるので、実際の色に即した鮮明な画像を得ることが可能となる。
【０２１１】
暗い空間等で、被写体１０に対して赤外光もしくは紫外光を照射することにより色の推定を行うときには、図１９（ｃ）に示すように、波長フィルタ１３０２の領域１３０２ｃが、被写体１０とセンサー部１３００との間の光路に配置される。
【０２１２】
領域１３０２ｃは全ての波長領域の光を透過させるので、被写体１０で反射された光を効率良くセンサー部１３００に導くことができる。
【０２１３】
また、センサー部１３００に対して街灯の光または車のヘッドライトの光等の可視光が入射することが望ましく無い場合は、図１９（ｂ）に示すように、波長フィルタ１３０２の領域１３０２ｂが、被写体１０とセンサー部１３００との間の光路に配置される。これにより、望ましくない可視光が減衰されることにより、精度良く色の推定を行えるようになる。
【０２１４】
なお、本実施の形態に示す波長フィルタ１３０２は、３つの領域１３０２ａ〜１３０２ｃを有しているが、領域１３０２ｂを形成しない２つの領域１３０２ａ、１３０２ｃを有する波長フィルタにする等、透過特性及び領域の数等は、必要に応じて変更しても構わない。
【０２１５】
また、図１９においては記載を省略しているが、波長フィルタ１３０２の領域１３０２ａ〜１３０２ｃを選択的に用いるために、波長フィルタ１３０２を動かす手段を設ける。波長フィルタ１３０２を動かす手段は、リニアモータ、圧電素子、または電磁アクチュエータ等の一般的に知られている方法を適用することができる。
【０２１６】
また、波長フィルタ１３０２において、領域１３０２ａ〜１３０２ｃを一列に配置したが、特に配置に関して限定は無い。例えば、領域１３０２ａ〜１３０２ｃを円周上に配置して、回転モータで波長フィルタ１３０２を動かすなど、領域１３０２ａ〜１３０２ｃを任意の配置にすることができる。
【０２１７】
＜カメラ装置の動作１＞
本発明の実施の形態８に係るカメラ装置の動作１について説明する。
【０２１８】
ピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｈは、夜間の赤外光も受光できるように、赤外光の波長領域でも感度を有している。従って、被写体１０とセンサー部１３００との間の光路に赤外光の波長領域を減衰させるフィルタを設けない場合には、赤外光の波長領域の光もピクセル１３０１ｅ〜１３０１ｈに入射するため、撮影したカラー画像が実施と異なる色合いになる。
【０２１９】
例えば、センサー部１３００は、被写体１０が緑色を有しているときに、赤外光の波長領域の光も受光することで、あたかも被写体１０は紫色であるかのような信号を出力する。また、センサー部１３００は、全体的に色のコントラストが低い、白っぽい画像であるかのような信号を出力する。
【０２２０】
本実施の形態に係るカメラ装置においては、日中の太陽光等、可視光が被写体に照射される場合でも、非可視光を照射する。また、本実施の形態に係るカメラ装置は、被写体１０で反射された非可視光をセンサー部１３００で受光し、色の推定を行う。そして、本実施の形態に係るカメラ装置は、可視光を被写体１０に照射して得た信号における紫色及び白色等の実際の被写体１０が有している色とは異なっている色に関する情報を、非可視光を照射することで得た色の推定情報に基づき、補正する。
【０２２１】
このような補正により、赤外光の波長領域の光を減衰させるフィルタを設けなくても、鮮やかで、被写体１０の実際の色に忠実なカラーの画像を取得可能なカメラ装置を提供することができる。
【０２２２】
その結果、携帯電話に内蔵させたカメラ装置、またはドアホンに内蔵させたカメラ装置等において、日中等に可視光が照らされたカラー画像と夜間等に赤外光が照らされた画像との両方を取得可能にすることができる。また、その際のカメラ装置は、赤外光の波長領域の光を減衰させるフィルタを設ける必要は無く、更にフィルタを切り替えることも不要なので、小型で安価なカメラ装置にすることができる。
【０２２３】
＜カメラ装置の動作２＞
本発明の実施の形態８に係るカメラ装置の動作２について説明する。
【０２２４】
カメラ装置により取得したカラー画像における色は、赤外光の波長領域の光が受光素子１３０３に入射しない場合でも、実際の被写体１０の色とは異なる場合がある。
【０２２５】
例えば、道路またはトンネルでは、視認性を高めるために、黄色の光を照射する照明装置が設置されている場合がある。この照明装置の照明下で撮影された白色の服を着た人物は、あたかも黄色の服を着ているかのように撮影される。
【０２２６】
このような場合、取得した画像の色を実際の被写体の色に補正したいという要望と、取得した画像の色はそのままにしておき、被写体の色は何色であるかが判る情報を出力して欲しいという要望とがある。
【０２２７】
本実施の形態に係るカメラ装置は、前者の場合には、先に述べたように、非可視光を照射することで得た色の推定情報に基づき、補正すればよい。
【０２２８】
また、本実施の形態に係るカメラ装置は、後者の場合には、画像信号とは別に色を示す情報を出力するか、または色を示す情報を画像信号に重畳して出力すれば良い。これにより、監視カメラで撮影した画像から、特定したい人物の服装の色または車の色を的確に得ることができ、犯罪捜査等に極めて有効な情報を得られるカメラ装置を提供することができる。
【０２２９】
（実施の形態９）
本実施の形態に係るカメラ装置は、撮像光学部１１１の代わりに撮像光学部２０００を有する以外は図２と同一構成であるので、撮像光学部２０００以外の説明を省略する。また、本実施の形態では、撮像光学部２０００以外の構成は、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。
【０２３０】
＜撮像光学部の構成＞
本発明の実施の形態９における撮像光学部２０００の構成について、図２０を用いて説明する。
【０２３１】
撮像光学部２０００は、１つの受光素子２００１と、波長フィルタ２００２と、ビーム分離素子２００３とを有している。
【０２３２】
受光素子２００１で集光された非可視光は、ビーム分離素子２００３及び波長フィルタ２００２を透過する。
【０２３３】
＜ビーム分離素子の構成＞
本発明の実施の形態９におけるビーム分離素子２００３の構成について、図２１を用いて説明する。
【０２３４】
ビーム分離素子２００３は、４つの領域２００３ａ、２００３ｂ、２００３ｃ、及び２００３ｄを有している。領域２００３ａ〜２００３ｄは、入射するビームの進行方向を少し異なる方向に変えて出射させるくさび形状をしている。
【０２３５】
＜波長フィルタの構成＞
本発明の実施の形態９における波長フィルタ２００２の構成について、図２２を用いて説明する。
【０２３６】
波長フィルタ２００２は、３つの領域２００２ａ、２００２ｂ、２００２ｃを有している。
【０２３７】
領域２００２ａは、４つの部分領域２００２ｅ、２００２ｆ、２００２ｇ、及び２００２ｈからなる。また、領域２００２ｂは、４つの部分領域２００２ｉ、２００２ｊ、２００２ｋ、及び２００２ｌからなる。
【０２３８】
領域２００２ｃは、透過する光の波長を制限する機能を有しておらず、広い波長範囲の光を高い効率で透過させることができる。
【０２３９】
非可視光を用いて撮影対象の有する色を推定するときは、ビーム分離素子２００３を透過した波長λ１１〜λ１３を有する光が、波長フィルタ２００２の領域２００２ａに入射するように、波長フィルタ２００２の位置を設定する。
【０２４０】
波長フィルタ２００２の領域２００２ｉ〜２００２ｌは、可視光の波長、すなわち色に応じて透過率が異なる特性を有している。領域２００２ｉ〜２００２ｌは、カラー画像を取得するセンサー部に一般的に用いられているカラーフィルタと同様である。
【０２４１】
具体的には、領域２００２ｉは、赤色の波長領域の光を高い効率で透過させ、緑色の波長領域の光と青色の波長領域の光を大きく減衰させる。また、領域２００２ｊと部分領域２００２ｌは、緑色の波長領域の光を高い効率で透過させ、赤色の波長領域の光と青色の波長領域の光を大きく減衰させる。また、領域２００２ｋは、青色の波長領域の光を高い効率で透過させ、赤色の波長領域の光と緑色の波長領域の光を大きく減衰させる。また、領域２００２ｉ〜２００２ｌは、いずれも赤外光の波長領域の光を大きく減衰させる特性を有している。
【０２４２】
ビーム分離素子２００３の領域２００３ａを透過した光は、波長フィルタ２００２の領域２００２ｅに、ビーム分離素子２００３の領域２００２ｂを透過した光は、波長フィルタ２００２の領域２００２ｆに、ビーム分離素子２００３の領域２００３ｃを透過した光は、波長フィルタ２００２の領域２００２ｇに、ビーム分離素子２００３の領域２００３ｄを透過した光は、波長フィルタ２００２の領域２００２ｈに、それぞれ入射する。
【０２４３】
＜波長フィルタの機能＞
本発明の実施の形態９における波長フィルタ２００２の機能について、図２２を用いて説明する。
【０２４４】
波長λ１１〜λ１３を有する光が、波長フィルタ２００２の領域２００２ａに入射したとき、部分領域２００２ｅ、２００２ｆ、２００２ｇ、２００２ｈは、それぞれ波長λ１１〜λ１３を有する光を、選択的に高い効率で透過させるか、もしくは大きく減衰させるという機能を有している。
【０２４５】
具体的には、部分領域２００２ｅは、波長λ１１を有する光を高い効率で透過させ、波長λ１２を有する光及び波長λ１３を有する光を大きく減衰させる。
【０２４６】
また、部分領域２００２ｆ及び領域２００２ｇは、波長λ１２を有する光を高い効率で透過させ、波長λ１１を有する光及び波長λ１３を有する光を大きく減衰させる。
【０２４７】
また、部分領域２００２ｈは、波長λ１３を有する光を高い効率で透過させ、波長λ１１を有する光及び波長λ１２を有する光を大きく減衰させる。
【０２４８】
部分領域２００２ｅ〜２００２ｈは、薄膜を複数層積層した構成、またはナノメートル単位の粒子を分散させた構成等の広く一般的に知られている方法で形成可能であるので、詳しい説明は省略する。
【０２４９】
波長フィルタ２００２を透過した光は、センサー部１１２に入射する。
【０２５０】
＜カメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態９に係るカメラ装置の動作について、図２３を用いて説明する。
【０２５１】
図２３は、波長フィルタ２００２を透過した光が、センサー部１１２にどのように入射するのかを説明するための模式図である。
【０２５２】
センサー部１１２は、多数のピクセル２３０１ｅからなる受光領域を有する。
【０２５３】
複数のピクセルからなるセンサー部１１２の中心から、直交する２本の仮想的な線（仮想線）２３０１ｆ及び２３０１ｇを引くことで、受光領域は４つの領域２３０１ｍ、２３０１ｎ、２３０１ｏ、２３０１ｐに分けられる。
【０２５４】
波長フィルタ２００２の部分領域２００２ｅを透過した光は、センサー部１１２の領域２３０１ｍに、波長フィルタ２００２の部分領域２００２ｆを透過した光は、センサー部１１２の領域２３０１ｎに、波長フィルタ２００２の部分領域２００２ｇを透過した光は、センサー部１１２の領域２３０１ｏに、波長フィルタ２００２の部分領域２００２ｈを透過した光は、センサー部１１２の領域２３０１ｐに、それぞれ入射する。
【０２５５】
本実施の形態に係るカメラ装置は、１つのセンサー部１１２を用いているが、ビーム分離素子２００３及び波長フィルタ２００２を用いることにより、実施の形態３に示すカメラ装置と同様に、動きの早い被写体でも、正しく色を推定できるカメラ装置を提供することができる。
【０２５６】
この場合、日中の太陽及び夜間の街灯等の外部から可視光の波長領域の光が被写体１０に照射されていて、カラーの画像を得たいときには、被写体１０からの可視光の波長領域の光が、撮像光学部２０００及びビーム分離素子２００３を透過した後、波長フィルタ２００２の領域２００２ｂに入射するように、波長フィルタ２００２の位置を設定する。
【０２５７】
その結果、ビーム分離素子２００３の領域２００３ａを透過した光は、波長フィルタ２００２の部分領域２００２ｉに、ビーム分離素子２００３の領域２００３ｂを透過した光は、波長フィルタ２００２の部分領域２００２ｊに、ビーム分離素子２００３の領域２００３ｃを透過した光は、波長フィルタ２００２の部分領域２００２ｋに、ビーム分離素子２００３の領域２００３ｄを透過した光は、波長フィルタ２００２の部分領域２００２に、それぞれ入射する。
【０２５８】
波長フィルタ２００２の領域２００２ｉを透過した光は、センサー部１１２の領域２３０１ｍに、波長フィルタ２００２の領域２００２ｊを透過した光は、センサー部１１２の領域２３０１ｎに、波長フィルタ２００２の領域２００２ｋを透過した光は、センサー部１１２の領域２３０１ｏに、波長フィルタ２００２の領域２００２を透過した光は、センサー部１１２の領域２３０１ｐに、それぞれ入射する。
【０２５９】
センサー部１１２の領域２３０１ｍからは、被写体１０の赤色に関する画像情報が、センサー部１１２の領域２３０１ｎと領域２３０１ｐからは、被写体１０の緑色に関する画像情報が、センサー部１１２の領域２３０１ｏからは、被写体１０の青色に関する画像情報が、それぞれ得られる。
【０２６０】
センサー部１１２から出力される複数のピクセルに対応する信号をデータ処理部１１３で、適切に並び替えることにより、カラーの画像とすることができる。
【０２６１】
本実施の形態に係るカメラ装置は、波長フィルタ２００２に領域２００２ａ及び２００２ｂを持たせ、撮像光学部１１１を透過した光を領域２００２ａ及び２００２ｂのどちらに入射させるかを変える。これにより、本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、日中の太陽及び夜間の街灯等の外部から可視光の波長領域の光が被写体１０に照射されているときに、カラーの画像を得ることと、非可視光を被写体１０に照射して、被写体が有する色を推定することとを、１台のカメラ装置で行うことができる。
【０２６２】
暗い空間等で、被写体の有する色は推定せず、高い感度で被写体の画像を得たいときには、撮像光学部２０００とビーム分離素子２００３を透過した光が、波長フィルタ２００２の領域２００２ｃに入射するように、波長フィルタ２００２の位置を設定する。
【０２６３】
これにより、領域２００２ｃは、広い波長範囲の光を高い効率で透過させることができるので、本実施の形態に係るカメラ装置は、高い感度を有するカメラ装置となる。
【０２６４】
また、本実施の形態に係るカメラ装置は、日中の太陽や夜間の街灯等、外部から可視光の波長領域の光が被写体１０に照射されているときに、カラーの画像を得ることと、非可視光を被写体１０に照射して、被写体１０が有する色を推定することと、暗い空間等で、被写体１０の有する色は推定せずに高い感度で被写体の画像を得ることとを、１台のカメラ装置で行うことができるようになる。
【０２６５】
また、本実施の形態に係るカメラ装置は、ビーム分離素子２００３及び波長フィルタ２００２を、撮像光学部２０００の近傍に設けた場合には、ビーム分離素子２００３及び波長フィルタ２００２を透過する光の拡がる大きさは大きい。その結果、ビーム分離素子２００３及び波長フィルタ２００２の位置を設定する際の許容できる誤差量を大きくでき、カメラ装置を容易に構成できるようになる。
【０２６６】
なお、ここでは、波長フィルタ２００２が３つの領域２００２ａ〜２００２ｃを有している場合を示したが、必ずしも３つの領域が必要という訳では無く、任意に設計変更してもよい。
【０２６７】
例えば、複数の非可視光を同時に放射する照射部の代わりに、複数の非可視光を時分割で放射する照射部１５０を用いた場合には、領域２００３ａは不要で、領域２００３ｂ及び領域２００３ｃがあればよい。更に可視光を受光する画像が不要であれば、波長フィルタ２００２を設けなくてもよい。
【０２６８】
また、波長フィルタ２００２の領域２００２ｃを用いる場合には、撮像光学部１１１を透過した光をビーム分離素子２００３を透過させない、すなわち、光路からはずしても構わない。
【０２６９】
その構成により、更に感度が高く、歪みの少ない高品位の画像を得ることができる。
【０２７０】
また、波長フィルタ２００２を動かす手段には、別段の制約は無い。領域の配置も同様である。
【０２７１】
また、図示していないが、ビーム分離素子２００３、波長フィルタ２００２、ビーム分離素子２００３を保持する部品、または波長フィルタ２００２を保持する部品に、部分的に、位置を認識し易くするためのマークもしくは構造を設けても良い。マークもしくは構造を設けることにより、ビーム分離素子２００３と波長フィルタ２００２との相対的な位置を正確に調整し易くなる。
【０２７２】
また、ビーム分離素子２００３、波長フィルタ２００２、ビーム分離素子２００３を保持する部品、または波長フィルタ２００２を保持する部品に、当てつける等により接触させることで位置を定めることを可能にする構造部を設けてもよい。構造部を設けることにより、ビーム分離素子２００３と波長フィルタ２００２との相対的な位置を認識しなくても、接触させることで所望の位置に合わせることができるようになるので、ビーム分離素子２００３と波長フィルタ２００２との相対的な位置を容易に調整できるようになる。
【０２７３】
ビーム分離素子２００３と波長フィルタ２００２との相対的な位置を精度良く調整できることにより、センサー部１１２で受光される光のクロストークが低減され、色推定を精度良く行うことができ、また、色鮮やかなカラーの画像を得ることができるようになる。
【０２７４】
また、本実施の形態に係るカメラ装置においては、波長フィルタ２００２及びビーム分離素子２００３を別々に形成しているが、波長フィルタ２００２とビーム分離素子２００３とを一体に形成してもよい。
【０２７５】
（実施の形態１０）
本実施の形態に係るカメラ装置は、ビーム分離素子２００３の代わりにビーム分離素子２４０１を有し、センサー部１１２の代わりにセンサー部２４０２を有する以外は上記実施の形態９に係るカメラ装置と同一構成であるので、ビーム分離素子２４０１及びセンサー部２４０２以外の説明を省略する。また、本実施の形態では、ビーム分離素子２４０１及びセンサー部２４０２以外の構成は、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。
【０２７６】
＜ビーム分離素子及びセンサー部の構成＞
本発明の実施の形態１０におけるビーム分離素子２４０１及びセンサー部２４０２の構成について、図２４及び図２５を用いて説明する。
【０２７７】
図２５（ａ）は、センサー部２４０２上のピクセルを模式的に示している。１つのマイクロレンズ２４０１ａを透過した光が、センサー部２４０２が有する４つのマイクロレンズ２４０１ａを介した後、４つのピクセル２４０２ｅに入射する。４つのピクセルの組をピクセル群２４０２ｆとする。
【０２７８】
図２５（ｂ）は、ピクセル群２４０２ｆの１つを拡大した様子を模式的に示している。ピクセル群２４０２ｆは、４つのピクセル２４０２ｅからなるが、本発明を理解しやすくするために、ピクセル２４０２ｉ、２４０２ｊ、２４０２ｋ、２４０２ｌに分けて記載する。
【０２７９】
照射部１５０から出射される非可視光を、被写体１０に照射し、被写体１０で反射された光は、センサー部２４０２に集光される。
【０２８０】
図示しない撮像光学部とセンサー部２４０２との間の光路に波長フィルタ２００２とビーム分離素子２４０１とが設けられており、撮像光学部で集光された非可視光は、波長フィルタ２００２とビーム分離素子２４０１とを透過する。
【０２８１】
ビーム分離素子２４０１は、センサー部２４０２の近傍に配置されている。ビーム分離素子２４０１は、マイクロレンズ２４０１ａを２次元で複数並べた、一種のフライアイレンズを有している。隣接するマイクロレンズ２４０１ａの間隔は、ｐｔ１である。ビーム分離素子２４０１が有するマイクロレンズ２４０１ａは、波長フィルタ２００２を透過した光を受けて、集光する。
【０２８２】
センサー部２４０２は、多数のピクセル２４０２ｅを有している。センサー部２４０２は、ピクセル２４０２ｅを２次元に配置することにより、２次元領域の撮像を可能にする。
【０２８３】
センサー部２４０２は、更に複数のマイクロレンズ２４０２ａを有している。１つのマイクロレンズ２４０２ａは、１つのピクセル２４０２ｅに対応するように配置されている。隣接するマイクロレンズ２４０２ａの間隔は、ｐｔ２である。センサー部２４０２が有する４つのマイクロレンズ２４０２ａには、ビーム分離素子２４０１が有する１つのマイクロレンズ２４０１ａを透過した光が入射する。
【０２８４】
また、ビーム分離素子２４０１が有するマイクロレンズ２４０１ａの間隔ｐｔ１は、センサー部２４０２が有するマイクロレンズ２４０２ａの間隔ｐｔ２の２倍としている。
【０２８５】
＜カメラ装置の動作＞
本発明の実施の形態１０に係るカメラ装置の動作について、図２４及び図２５を用いて説明する。
【０２８６】
ビーム分離素子２４０１が有するマイクロレンズ２４０１ａで集光された光は、センサー部２４０２が有するマイクロレンズ２４０２ａに入射し、マイクロレンズ２４０２ａは、入射した光をピクセル２４０２ｅに集光する。
【０２８７】
ビーム分離素子２４０１が有する１つのマイクロレンズ２４０１ａを透過した光が、センサー部２４０２が有する４つのマイクロレンズ２４０２ａに入射するようにしているので、波長フィルタ２００２の４つの象限に位置する部分領域２００２ｅ〜２００２ｈ、もしくは２００２ｉ〜２００２ｌを透過した光は、センサー部２４０２のそれぞれ異なるピクセル２４０２ｅで受光されるようになる。
【０２８８】
すなわち、波長フィルタ２００２の部分領域２００２ｅ〜２００２ｈ、もしくは２００２ｉ〜２００２ｌを透過する光を、センサー部２４０２のピクセル２４０２ｅで分離して受光することができる。
【０２８９】
波長フィルタ２００２の４つの象限に位置する部分領域２００２ｅもしくは２００２ｉもしくは、領域２００２ｃの４分の１の領域を透過した光が、ピクセル２４０２ｉで受光される。
【０２９０】
また、波長フィルタ２００２の４つの象限に位置する部分領域２００２ｆもしくは２００２ｊもしくは、領域２００２ｃの４分の１の領域を透過した光が、ピクセル２４０２ｊで受光される。
【０２９１】
また、波長フィルタ２００２の４つの象限に位置する部分領域２００２ｇもしくは２００２ｋもしくは、領域２００２ｃの４分の１の領域を透過した光が、ピクセル２４０２ｊで受光される。
【０２９２】
また、波長フィルタ２００２の４つの象限に位置する部分領域２００２ｈもしくは２００２ｌもしくは、領域２００２ｃの４分の１の領域を透過した光が、ピクセル２４０２ｌで受光される。
【０２９３】
センサー部２４０２に集光された光は、図示しない受光素子で受光された後、電気信号に変換される。センサー部２４０２で変換された電気信号は、画像データとしてデータ処理部１１３に入力される。データ処理部１１３は、画像データを受けて所望の信号処理を行い、結果を出力する。
【０２９４】
本実施の形態に係るカメラ装置は、上記実施の形態１の効果に加えて、実施の形態９に示すカメラ装置と同様に、日中の太陽及び夜間の街灯等の外部から可視光が被写体１０に照射されていて、カラーの画像を得ることと、非可視光を被写体に照射して、被写体が有する色を推定すること、更には高感度でモノクロの撮影を行うことを、１台のカメラ装置で行うことができる。
【０２９５】
（実施の形態１１）
本実施の形態に係るカメラ装置は、ビーム分離素子２００３の代わりにビーム分離素子２６０１を有し、センサー部１１２の代わりにセンサー部２６０２を有する以外は上記実施の形態９に係るカメラ装置と同一構成であるので、ビーム分離素子２６０１及びセンサー部２６０２以外の説明を省略する。また、本実施の形態では、ビーム分離素子２６０１及びセンサー部２６０２以外の構成は、図２に示すカメラ装置１００の符号を用いて説明する。
【０２９６】
＜ビーム分離素子及びセンサー部の構成＞
本発明の実施の形態１１におけるビーム分離素子２６０１及びセンサー部２６０２の構成について、図２６を用いて説明する。
【０２９７】
センサー部２６０２は、センサー部２４０２と同様に、複数のピクセル２６０２ｅを有している。しかしながら、センサー部２６０２には、センサー部２４０２とは異なり、マイクロレンズは形成されていない。
【０２９８】
ビーム分離素子２６０１は、ビーム分離素子２４０１と同様に、複数のマイクロレンズ２６０１ａを有しているとともに、複数のマイクロレンズ２６０１ｂを有している。
【０２９９】
マイクロレンズ２６０１ａの機能は、マイクロレンズ２４０２ａと同様である。また、マイクロレンズ２６０１ｂの機能は、マイクロレンズ２４０１ａと同様である。
【０３００】
本実施の形態に係るカメラ装置は、上記実施の形態１の効果に加えて、実施の形態１０に係るカメラ装置と同様に、日中の太陽や夜間の街灯等の外部から可視光が被写体１０に照射されていて、カラーの画像を得ることと、非可視光を被写体１０に照射して、被写体１０が有する色を推定することと、更には高感度でモノクロの撮影を行うこととを、１台のカメラ装置で行うことができるようになる。
【０３０１】
また、本実施の形態に係るカメラ装置は、ビーム分離素子２６０１が有するマイクロレンズ２６０１ａ及びマイクロレンズ２６０１ｂを、樹脂やガラス等の成形により、同時に形成することができるので、生産性が向上し、より安価なカメラ装置を提供することができる。
【０３０２】
なお、図示していないが、ビーム分離素子２６０１、センサー部２６０２、ビーム分離素子２６０１を保持する部品、またはセンサー部２６０２を保持する部品に、部分的に、位置を認識し易くするためのマークもしくは構造を設けても良い。マークもしくは構造を設けることにより、ビーム分離素子２６０１とセンサー部２６０２との相対的な位置を正確に調整し易くなる。
【０３０３】
また、ビーム分離素子２６０１、センサー部２６０２、ビーム分離素子２６０１を保持する部品、またはセンサー部２６０２を保持する部品に、当てつける等、接触させることで位置を定めることを可能にする構造部を設けてもよい。構造部を設けることにより、ビーム分離素子２６０１とセンサー部２６０２との相対的な位置を認識しなくても、接触させることで所望の位置に合わせることができるようになるので、ビーム分離素子２６０１とセンサー部２６０２との相対的な位置を容易に調整できるようになる。
【０３０４】
ビーム分離素子２６０１とセンサー部２６０２との相対的な位置を精度良く調整できることにより、センサー部２６０２で受光される光のクロストークが低減され、色推定を精度良く行うことができ、また、鮮やかなカラーの画像を得ることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【０３０５】
本発明に係るカメラ装置及び撮像方法は、非可視光を被写体に照射して被写体を撮像するのに好適である。
【符号の説明】
【０３０６】
１０  被写体
１００  カメラ装置
１０１  制御部
１０２  第１の出射部
１０３  第２の出射部
１０４  第３の出射部
１０５  照明光学部
１１１  撮像光学部
１１２  センサー部
１１３  データ処理部
１１４  動き検出部
１１５  色推定部
１１６  記憶部
１５０  照射部
１６０  撮像部
２００  モニタ
【図１】
2014140117.tif 000003
【図２】
2014140117.tif 000004
【図３】
2014140117.tif 000005
【図４】
2014140117.tif 000006
【図５】
2014140117.tif 000007
【図６】
2014140117.tif 000008
【図７】
2014140117.tif 000009
【図８】
2014140117.tif 000010
【図９】
2014140117.tif 000011
【図１０】
2014140117.tif 000012
【図１１】
2014140117.tif 000013
【図１２】
2014140117.tif 000014
【図１３】
2014140117.tif 000015
【図１４】
2014140117.tif 000016
【図１５】
2014140117.tif 000017
【図１６】
2014140117.tif 000018
【図１７】
2014140117.tif 000019
【図１８】
2014140117.tif 000020
【図１９】
2014140117.tif 000021
【図２０】
2014140117.tif 000022
【図２１】
2014140117.tif 000023
【図２２】
2014140117.tif 000024
【図２３】
2014140117.tif 000025
【図２４】
2014140117.tif 000026
【図２５】
2014140117.tif 000027
【図２６】
2014140117.tif 000028