(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を撮影するイメージセンサ、
前記イメージセンサの出力から輝度成分を検出する第１検出手段、
前記イメージセンサの出力からＲ成分およびＢ成分を検出する第２検出手段、
前記輝度成分を所定閾値と比較する比較手段、
前記比較手段の比較結果に応じて撮影モードをカラーモードおよび白黒モードの間で切り換える切換手段、
前記撮影モードの前記カラーモードへの切換時に第１閾値を前記所定閾値に設定する第１設定手段、および
前記撮影モードの前記白黒モードへの切換時に第２閾値および第３閾値の一方を前記所定閾値に設定する第２設定手段を備え、
前記第２閾値および前記第３閾値はいずれも前記第１閾値よりも大きく、
前記第３閾値は前記第２閾値よりも大きく、
前記第２設定手段は、前記Ｒ成分および前記Ｂ成分が所定条件を満たさないとき前記第２閾値を前記所定閾値に設定する第２閾値設定手段、および前記Ｒ成分および前記Ｂ成分が前記所定条件を満たすとき前記第３閾値を前記所定閾値に設定する第３閾値設定手段を含み、
前記所定条件は前記Ｒ成分が前記Ｂ成分よりも大きいという条件を含む、白黒／カラー切換カメラ。
【請求項２】
前記イメージセンサに照射される被写体像から赤外線を除去する赤外線カットフィルタ、
前記イメージセンサの出力に基づいて白黒ビデオ信号およびカラービデオ信号を生成するビデオ信号生成手段、および
前記白黒ビデオ信号および前記カラービデオ信号の一方を選択する選択手段をさらに備える、請求項１記載の白黒／カラー切換カメラ。
【請求項３】
前記切換手段は、前記カメラモードにおいて前記赤外線カットフィルタをオンするとともに前記カラービデオ信号を選択し、前記白黒モードにおいて前記赤外線カットフィルタをオフするとともに前記白黒ビデオ信号を選択する、請求項２記載の白黒／カラー切換カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、白黒／カラー切換カメラに関し、特にたとえば監視カメラに適用され、被写体の明るさに応じて撮影モードをカラーモードと白黒モードとの間で切り換える、白黒／カラー切換カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くのカラーカメラでは、撮像素子としてＣＣＤイメージャが用いられている。このＣＣＤイメージャの感光特性は４００ｎｍ〜９００ｎｍ程度の波長領域に及び、特に赤外領域（７００ｎｍ以上）の感度が高くなっている。このため、ＣＣＤイメージャに被写体の光像をそのまま照射すると、再現される画像が赤みを帯びてしまう。このような点を考慮して、通常は、ＣＣＤイメージャの受光面と光学レンズとの間に赤外線カットフィルタ（ＩＲカットフィルタ）が設られている。
【０００３】
ただし、夜間のような光量が十分に得られない状況での撮影時にもＩＲカットフィルタを用いると、ＣＣＤイメージャに照射される光量がより一層不足してしまい、撮影に支障をきたしてしまう。
【０００４】
このため、昼夜を問わず撮影が必要な監視カメラなどでは、従来、輝度成分を所定の閾値と比較し、輝度成分が少なければ、ＩＲカットフィルタをオフするとともに、白黒ビデオ信号を出力していた。つまり、赤外領域に含まれる輝度成分を利用して再現画像の明るさを確保すべくＩＲカットフィルタをオフし、ＩＲカットフィルタがオフされたときの色再現性の劣化を考慮して白黒ビデオ信号を出力していた。
【０００５】
つまり、従来技術では、十分な光量が確保できる昼間は、ＩＲカットフィルタを有効にしてカラービデオ信号を出力するカラーモードを選択し、光量不足が生じる夜間は、ＩＲカットフィルタを無効にして白黒ビデオ信号を出力する白黒モードを選択していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術では、輝度成分との比較に用いる閾値は固定値であったため、そのような閾値と輝度成分との比較結果による撮影モードの制御では、ハロゲンのような白熱電灯の下で撮影を行なったときに動作が不安定になる恐れがあった。つまり、白熱電灯に定格電圧よりも低い電圧を与えた場合、図７から分かるように、照明光のスペクトルが長波長側にシフトし、可視領域の光量が減少する代わりに近赤外領域の光量が増加してしまう。すると、ＩＲカットフィルタがオフ状態のときは多くの輝度成分が得られるのに対し、ＩＲカットフィルタがオン状態のときは輝度成分が不足するという現象が起きる。この結果、低電圧で駆動される白熱電灯下の撮影では、撮影モード切り換えが頻繁に繰り返され、動作が不安定になっていた。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、撮影条件に関係なくモード切換動作を安定させることができる、白黒／カラー切換カメラを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に従う白黒／カラー切換カメラは、被写体像を撮影するイメージセンサ、イメージセンサの出力から輝度成分を検出する第１検出手段、イメージセンサの出力からＲ成分およびＢ成分を検出する第２検出手段、輝度成分を所定閾値と比較する比較手段、比較手段の比較結果に応じて撮影モードをカラーモードおよび白黒モードの間で切り換える切換手段、撮影モードのカラーモードへの切換時に第１閾値を所定閾値に設定する第１設定手段、および撮影モードの白黒モードへの切換時に第２閾値および第３閾値の一方を所定閾値に設定する第２設定手段を備え、第２閾値および第３閾値はいずれも第１閾値よりも大きく、第３閾値は第２閾値よりも大きく、第２設定手段は、Ｒ成分およびＢ成分が所定条件を満たさないとき第２閾値を所定閾値に設定する第２閾値設定手段、およびＲ成分およびＢ成分が所定条件を満たすとき第３閾値を所定閾値に設定する第３閾値設定手段を含み、所定条件はＲ成分がＢ成分よりも大きいという条件を含む。
【０００９】
【作用】
イメージセンサによって被写体像が撮影されると、第１検出手段がイメージセンサの出力から輝度成分を検出し、第２検出手段が同じイメージセンサの出力からＲ成分およびＢ成分を検出する。一方、第１設定手段は、撮影モードをカラーモードに切り換えるときに第１閾値を所定閾値に設定する。また、第２設定手段は、撮影モードを白黒モードに切り換えるときに、Ｒ成分およびＢ成分に基づいて、第２閾値および第３閾値の一方を所定閾値に設定する。第２閾値および第３閾値は、第１閾値よりも大きくかつ互いに異なる値を有する。比較手段は、このような所定閾値を輝度成分と比較し、切換手段は、比較結果に応じて撮影モードをカラーモードおよび白黒モードの間で切り換える。
【００１０】
この発明のある局面では、第２設定手段は次のように動作する。まず、比較手段がＲ成分およびＢ成分を比較する。Ｒ成分とＢ成分とが所定の関係を有しなければ、第２閾値設定手段が第２閾値を所定閾値に設定し、Ｒ成分とＢ成分とが所定の関係を有せば、第３閾値設定手段が第３閾値を所定閾値に設定する。
【００１１】
ここで、第３閾値は第２閾値よりも大きく、所定の関係はＲ成分がＢ成分よりも大きいという条件を含む。
【００１２】
この発明の他の局面では、赤外線カットフィルタが、イメージセンサに照射される被写体像から赤外線を除去する。また、ビデオ信号生成手段が、イメージセンサの出力に基づいて白黒ビデオ信号およびカラービデオ信号を生成し、選択手段が、白黒ビデオ信号およびカラービデオ信号の一方を選択する。
【００１３】
切換手段は、カメラモードにおいて赤外線カットフィルタをオンするとともにカラービデオ信号を選択し、白黒モードにおいて赤外線カットフィルタをオフするとともに白黒ビデオ信号を選択する。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、撮影モードを白黒モードに切り換えるときに、Ｒ成分およびＢ成分に基づいて、第２閾値および第３閾値の一方が所定閾値に設定される。ここで、第２閾値および第３閾値は、第１閾値よりも大きくかつ互いに異なる値を持つ。したがって、どのような条件下の撮影でも撮影モードが適切に切り換えられ、動作を安定させることができる。
【００１５】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１６】
【実施例】
図１を参照して、この実施例のビデオカメラ１０は、光学レンズ１２を含む。光学レンズ１２とＣＣＤイメージャ２４との間には、長方形の板状に形成されたガラス部材１４が配置される。図２に示すように、ガラス部材１４の上半分はＩＲカットフィルタ１４ａによって形成され、下半分はダミーガラス１４ｂによって形成される。ガラス部材１４は、マイコン２０によって制御されるモータ２０によって、長さ方向に移動する。このため、光学レンズ１２およびＣＣＤイメージャ２４の間（光軸上）には、ＩＲカットフィルタ１４ａおよびダミーガラス１４ｂのいずれか一方が配置される。光軸上にＩＲカットフィルタ１４ａが配置されたときは、赤外線成分（７００ｎｍ以上の波長成分）が被写体の光像からカットされる。一方、光軸上にダミーガラス１４ｂが配置されているときは、赤外線成分を含む被写体の光像が、そのままガラス部材１４を透過する。
【００１７】
なお、ガラス部材１４の位置は状態センサ１６によって検知され、検知信号はマイコン１８に与えられる。
【００１８】
ＣＣＤイメージャ２４の受光面には、図３に示すようにＹｅ，Ｃｙ，ＭｇおよびＧの色要素がモザイク状に配置された色フィルタ２２が装着される。このうち、垂直方向における２つの色要素が１ラインを構成する。ガラス部材１４を透過した被写体像は、このような色フィルタ２２を通してＣＣＤイメージャ２４の受光面に照射される。なお、色フィルタ２２を構成するいずれの色要素も、自分の色成分だけでなく、赤外線成分も透過する。このため、ＩＲカットフィルタ１４ａによって赤外線成分をカットするようにしている。
【００１９】
ＣＣＤイメージャ１４からは、図示しないタイミングジェネレータによって、ラスタスキャン方式で画素信号が読み出される。上述のように、各ラインには垂直方向における２つの色要素が対応する。このため、奇数ラインでは、（Ｍｇ＋Ｙｅ），（Ｇ＋Ｃｙ），（Ｍｇ＋Ｙｅ），（Ｇ＋Ｃｙ）…の要領で画素信号がＣＣＤイメージャ１４から出力され、偶数ラインでは（Ｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ＋Ｃｙ），（Ｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ＋Ｃｙ）…の要領で画素信号がＣＣＤイメージャ１４から出力される。奇数ラインおよび偶数ラインのいずれにおいても、隣接する２画素にすべての色成分Ｙｅ，Ｃｙ，ＭｇおよびＧが含まれる。このようなすべての色成分の和（Ｙｅ＋Ｃｙ＋Ｍｇ＋Ｇ）は、輝度成分つまりＹ成分に近似できる。
【００２０】
ＣＣＤイメージャ１４から出力された画素信号は、ＣＤＳ回路２６で周知のノイズ除去を施された後、ＬＰＦ２８に入力される。ＬＰＦ２８は入力された画素信号を平滑し、平滑信号つまりＹ信号を積分回路３０に与える。積分回路３０は、入力されたＹ信号を積分し、積分値ＹＳをマイコン１８に与える。
【００２１】
ＣＤＳ回路２６から出力された画素信号はまた、ＡＧＣ回路３２によって周知のゲイン調整を施され、その後、色分離回路３８に与えられる。色分離回路３８は、水平方向に連続する画素信号を１画素ずつ分離し、分離した各画素信号を引き算器４０に与える。奇数ラインでは、（Ｍｇ＋Ｙｅ）が引き算器４０のプラス側に与えられ、（Ｇ＋Ｃｙ）が引き算器４０のマイナス側に与えられる。また、偶数ラインでは、（Ｇ＋Ｙｅ）が引き算器４０のプラス側に与えられ、（Ｍｇ＋Ｃｙ）が引き算器４０のマイナス側に与えられる。このため、引き算器４０からは、奇数ラインにおいて２Ｒ−Ｇ（＝Ｍｇ＋Ｙｅ−（Ｇ＋Ｃｙ））の画素信号が出力され、偶数ラインにおいてＧ−２Ｂ（＝Ｇ＋Ｙｅ−（Ｍｇ＋Ｃｙ））の画素信号が出力される。なお、原色成分Ｒ，ＧおよびＢと補色成分Ｙｅ，ＣｙおよびＭｇの間には、数１が成立する。
【００２２】
【数１】
Ｙｅ＝Ｒ＋Ｇ
Ｃｙ＝Ｇ＋Ｂ
Ｍｇ＝Ｒ＋Ｂ
引き算器４０の出力は、そのまま加算器４４の一方入力端に与えられるとともに、ラインメモリ４２ａおよび４２ｂを介して加算器４４の他方入力端に与えられる。つまり、現ラインの画素信号および２ライン前の画素信号が、加算器４４に入力される。現ラインおよび２ライン前が奇数ラインであれば２Ｒ−Ｇの画素信号が、現ラインおよび２ライン前が偶数ラインであればＧ−２Ｂの画素信号が、加算器４４に入力される。加算器４４は、入力された画素信号を互いに加算し、かつ加算値を１／２にする。つまり、入力画素信号の平均をとる。そして、平均値をセレクタ４６の一方入力端に与える。
【００２３】
セレクタ４６の他方入力端には、ラインメモリ４２ａから出力された前ラインの画素信号が与えられる。このため、一方端に２Ｒ−Ｇの画素信号が与えられたときはＧ−２Ｂの画素信号が他方端に与えられ、一方端にＧ−２Ｂの画素信号が与えられたときは２Ｒ−Ｇの画素信号が他方端に与えられる。入力された画素信号はいずれも、セレクタ４６の一方出力端および他方出力端から出力されるが、出力端は１ライン毎に切り換えられる。この結果、２Ｒ−Ｇ（＝ＣＲ）の画素信号は常に一方出力端から出力され、Ｇ−２Ｂ（＝ＣＢ）の画素信号は常に他方出力端から出力される。
【００２４】
このようにしてセレクタ４６から出力されたＣＲ信号およびＣＢ信号は、マトリクス演算回路４８に入力される。マトリクス演算回路４８には、ＡＧＣ回路３２の出力つまりＹ信号も入力される。マトリクス演算回路４８は、このようなＣＲ信号，ＣＢ信号およびＹ信号に所定のマトリクス演算を施し、Ｒ信号，Ｇ信号およびＢ信号を生成する。生成されたＲ信号，Ｇ信号およびＢ信号は、白バランス調整回路５０による白バランス調整ならびにガンマ補正回路５２によるガンマ補正を経て、マトリクス演算回路５４に与えられる。
【００２５】
マトリクス演算回路５４は、入力されたＲ信号，Ｇ信号およびＢ信号に基づいて色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを生成し、生成したＲ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号をエンコーダ３６に入力する。エンコーダ３６にはまた、ＡＧＣ回路３２から出力され、かつＬＰＦ３３による平滑化およびガンマ補正回路３４によるガンマ補正を施されたＹ信号が入力される。エンコーダ３６は、このようなＲ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号およびＹ信号に所定のエンコード処理を施し、輝度信号成分および同期信号成分を持つ白黒ビデオ信号（白黒テレビジョン信号）ならびに輝度信号成分および同期信号成分に加えてカラーバースト信号成分および色信号成分を持つカラービデオ信号（カラーテレビジョン信号）を生成する。そして、白黒ビデオ信号およびカラービデオ信号の一方が、スイッチＳＷ１を介して出力される。
【００２６】
ガンマ補正回路５２から出力されたＲ信号およびＢ信号はまた、積分回路５６および５８に入力される。積分回路５６および５８は、与えられたＲ信号およびＢ信号をそれぞれ積分し、積分値ＲＳおよびＢＳを求める。求められた積分値ＲＳおよびＢＳは、マイコン１８に入力される。
【００２７】
つまり、マイコン１８には、状態センサ１６から出力された検知信号ならびに積分回路３０，５６および５８から出力された積分値ＹＳ，ＲＳおよびＢＳが与えられ、マイコン１８はこれらの信号に基づいてモータ２０およびスイッチＳＷ１を制御する。なお、マイコン１８はエンコーダ３６から出力された垂直同期信号に応じてタイミングをとり、積分回路３０，５６および５８は同じ垂直同期信号に応答してリセットされる。
【００２８】
図４を参照して、マイコン１８の動作を説明する。マイコン１８はまず、ステップＳ１でカラーモードを選択する。つまり、ＩＲカットフィルタ１４ａを光軸上に配置するとともに、スイッチＳＷ１を端子Ｓ２側に接続する。これによって、カラービデオ信号がスイッチＳＷ１から出力される。マイコン１８は次に、ステップＳ３で閾値ＹＴＨを第１閾値Ｙ１に設定する。続いて、垂直同期信号が入力されたかどうかをステップＳ５で判断し、ＹＥＳであれば、ステップＳ７で積分値ＹＳ，ＲＳおよびＢＳを積分回路３０，５６および５８から取り込む。
【００２９】
ステップＳ９では、積分値ＹＳを閾値ＹＴＨと比較する。ここでＹＳ＞ＹＴＨであれば、ステップＳ１１で現撮影モードを判定する。そして、現撮影モードがカラーモードであればステップＳ５に戻り、現撮影モードが白黒モードであればステップＳ１に戻る。
【００３０】
一方、ＹＳ≦ＹＴＨであれば、マイコン１８はステップＳ９からステップＳ１３に進み、ステップＳ１１と同様に現撮影モードを判定する。そして、現撮影モードが白黒モードであればステップＳ５に戻り、現撮影モードがカラーモードであればステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、ＢＳ≪ＲＳであるかどうか判断する。ここでＮＯであればステップＳ１７で閾値ＹＴＨを第２閾値Ｙ２に設定するが、ＹＥＳであればステップＳ１９で閾値ＹＴＨを第３閾値Ｙ３に設定する。具体的には、積分値ＢＳがほとんどゼロで積分値ＲＳが十分に大きいとき、ステップＳ１５でＹＥＳと判断される。閾値ＹＴＨの更新処理が完了すると、マイコン１８は、ステップＳ２１で白黒モードを選択してステップＳ５に戻る。つまり、ダミーガラス１４ｂを光軸上に配置するとともにスイッチＳＷ１を端子Ｓ１側に接続し、ステップＳ５に戻る。
【００３１】
第１閾値Ｙ１，第２閾値Ｙ２および第３閾値Ｙ３の関係を、図５に示す。各閾値が示す値は、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３の順で大きくなる。また、第１閾値Ｙ１と第２閾値Ｙ２との間の差分の方が、第２閾値Ｙ２と第３閾値Ｙ３との間の差分よりも大きい。閾値ＹＴＨは、カラーモードの選択とともに第１閾値Ｙ１に設定される。カラーモードが選択されかつ積分値ＹＳが第１閾値Ｙ１を上回る間は、ステップＳ５〜Ｓ１１の処理が繰り返される。積分値ＹＳが第１閾値Ｙ１まで低下すると、ステップＳ１３〜Ｓ２１が処理され、閾値ＹＴＨが第２閾値Ｙ２またはＹ３に更新されるとともに、撮影モードが白黒モードに切り換えられる。
【００３２】
白黒モードが選択された状態では、積分値ＹＳが閾値ＹＴＨ（＝Ｙ２またはＹ３）を上回らない限り、ステップＳ５〜Ｓ１３の処理が繰り返され、白黒モードが維持される。積分値ＹＳが上昇して閾値ＹＴＨを上回ると、ステップＳ１１，Ｓ１およびＳ３の処理が実行される。この結果、撮影モードがカラーモードに切り換えられ、閾値ＹＴＨが第１閾値Ｙ１に更新される。
【００３３】
定格電圧よりも低い電圧が印可された白熱電灯の波長特性は、図７に示すように、定格電圧を印加したときよりも長波長側にシフトする。このような状況で撮影を行なうと、ＩＲカットフィルタ１４ａがオフ状態のときは積分値ＹＳが上昇し、ＩＲカットフィルタ１４ａがオン状態のときは積分値ＹＳが低下するという現象が起きる。このため、撮影モードの切換の判断基準となる閾値ＹＴＨとして単一の値を用いると、モード切換が頻繁に繰り返され、動作が不安定になってしまう。
【００３４】
このような動作の不安定さを解消するには、カラーモードから白黒モードに切り換えるときの閾値と白黒モードからカラーモードに切り換えるときの閾値を異ならせるようにすればよい。つまり、図５に示す第１閾値Ｙ１を白黒モードへの切換のための閾値とし、第３閾値Ｙ３をカラーモードへの閾値とすればよい。しかし、この第１閾値Ｙ１と第３閾値Ｙ３との間の差が大きすぎると、低電圧駆動の白熱電灯下では動作が安定するものの、他の状況たとえば定格電圧駆動の白熱電灯，蛍光灯あるいは昼光の下での撮影時に、モード切換がうまくいかない。つまり、撮影モードが切り換わってほしい状況でも切換が行なわれない現象が生じる。
【００３５】
このため、この実施例では、カラーモードから白黒モードへの切換時に積分値ＢＳを積分値ＲＳと比較し、比較結果に応じて、第２閾値Ｙ２および第３閾値Ｙ３のいずれか一方を閾値ＹＴＨに設定するようにしている。これによって、低電圧駆動の白熱電灯下で撮影を行なったときに撮影モードが頻繁に切り換えられるという問題が解消される。また、他の状況で撮影を行なったときに撮影モードが適切なタイミングで切り換えられる。つまり、どのような条件下の撮影でも撮影モードの切り換え動作を安定させることができる。
【００３６】
なお、この実施例では、ＣＤＳ回路２６の出力をＬＰＦ２８を通して積分回路３０に与えるようにしているが、ＡＧＣ回路３２の出力を積分回路３０に与えるようにしてもよい。また、この実施例では、ガンマ補正回路５２から出力されたＲ信号およびＢ信号を積分回路５６および５８に与えるようにしているが、マトリクス演算回路４８または白バランス調整５０から出力されたＲ信号およびＢ信号を積分回路５６および５８に与えるようにしてもよい。
【００３７】
さらに、この実施例では、色フィルタ２２として補色フィルタを用いているが、Ｒ，ＧおよびＢの色要素がモザイク上に配置された原色フィルタを用いてもよい。また、この実施例では、画素信号にアナログ処理を施しているが、この発明は画素信号にディジタル処理を施すカメラにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】ガラス部材の一例を示す図解図である。
【図３】補色フィルタの一例部を示す図解図である。
【図４】図１実施例の動作の一部を示すフロー図である。
【図５】図１実施例の動作の一部を示す図解図である。
【図６】ＩＲカットフィルタを用いたときと用いないときのＣＣＤイメージャの出力特性を示すグラフである。
【図７】昼光、白熱電灯、および蛍光灯の波長特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…白黒／カラー切換カメラ
１４ａ…ＩＲカットフィルタ
１４ｂ…ダミーガラス
１６…状態センサ
１８…マイコン
２０…モータ
３０，５６，５８…積分回路
３６…エンコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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