(57)【要約】【課題】撮像するエリアが暗いときにも、移動体の動きの検出を精度良く行えるようにする。【解決手段】撮像素子は、レンズアレイと、フィルタアレイ２２と、ＣＣＤとを備えており、フィルタアレイ２２は、奇数ラインに可視光用フィルタが配列されており、偶数ラインに赤外光用フィルタが配列されている。ＣＣＤは、フィルタアレイ２２を透過した光を電気信号に変換し、可視光電気信号と赤外光電気信号とを出力する。【選択図】  図３
2004186792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長域の光を透過するフィルタが奇数ラインに並べられており、第２の波長域の光を透過するフィルタが偶数ラインに並べられている１つのフィルタアレイと、
上記フィルタアレイを透過した光をそれぞれ電気信号に変換して、出力する１つの光電変換手段とを備えること
を特徴とする撮像素子。
【請求項２】
上記奇数ラインは奇数フィールドに対応しており、上記偶数ラインは偶数フィールドに対応していること
を特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
上記光電変換手段は、標準テレビジョン方式で電気信号を出力すること
を特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項４】
上記光電変換手段は、高精細テレビジョン方式で電気信号を出力すること
を特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項５】
上記第１の波長域の光又は第２の波長域の光のうち一方は可視光であり、他方は赤外光であること
を特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項６】
上記第１の波長域の光又は第２の波長域の光のうち一方は可視光であり、他方は紫外光であること
を特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば監視などの目的で使用される撮像素子に関し、特に、撮像するエリアが暗いときにも、エリア内における移動体の動きを監視することが容易となる撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、所望のエリアを監視するために撮像し、所望のエリアで異常事態が発生した旨を検出する監視用の撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。当該撮像装置は、カメラやモニタを備えており、カメラが監視するエリアを撮像して画像信号を生成し、当該画像信号に基づいて移動体の動きを検出することで、エリア内に異常事態が発生した旨を検出する。
【０００３】
当該撮像装置によって移動体の動きを検出する方法としては、撮像装置が前フレームの画像信号の輝度と現フレームの画像信号の輝度との間の変化量を検出し、輝度の変化量が一定以上であったときに動きが検出されたものと判断し、警報装置を作動させる方法や、ユーザが、撮像されてモニタに映し出された画像を観ることによって、移動体の動きを視認する方法などが挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１０２９４６号公報（第２頁−第７頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した監視用の撮像装置は、例えば、屋外で２４時間連続して監視を行う場合など、明るい場所と暗い場所との両方で監視を行うことがある。
【０００６】
しかしながら、上述した撮像装置には、通常、可視光用のカメラが備えられている。すなわち、監視するエリアが暗いときにも、可視光用のカメラによって監視するエリアを撮像している。暗い場所では、可視光の量が少ないために、可視光用のカメラによって撮像されてモニタに映し出された画像は、不鮮明なものとなり、ユーザは、モニタを視認して移動体の動きを検出することが困難となる。また、移動体が移動したときの輝度の変化も生じにくくなるため、当該撮像装置が輝度の変化量に基づいて動きを検出することも困難となる。したがって、当該撮像装置では、暗いエリアの監視が困難となる。
【０００７】
暗いエリアの動き検出を感度良く行う方法としては、動きが検出されたと判断するときの輝度の変化量を小さくする方法、すなわち、動き検出の感度を高くする方法が挙げられる。しかし、撮像装置は、動き検出の感度を高くすると、ノイズの影響を受け易くなるために、誤って動き検出をすることが多くなり、信頼性が低いものとなる。
【０００８】
本発明は以上説明した従来の実状を鑑みて提案されたものであり、撮像するエリアが暗いときにも移動体の移動を確認することが容易であり、異常事態の発生を精度良く検出できる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像装置は、被写体の光学像を所定の波長域毎に撮像し、所定の波長域毎の電気信号を出力する撮像手段と、上記撮像手段によって出力された所定の波長域毎の電気信号から所定の波長域毎の画像信号を生成する画像信号生成手段と、上記画像信号生成手段が生成した所定の波長域毎の画像信号から所定の波長域毎の画像を生成する画像生成手段と、上記画像生成手段が生成した画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る撮像装置は、被写体の光学像を所定の波長域毎に撮像し、電気信号を出力する撮像手段と、上記撮像手段によって出力された所定の波長域毎の電気信号から所定の波長域毎の画像信号を生成する画像信号生成手段と、上記画像信号生成手段によって生成された所定の波長域毎の画像信号の輝度をそれぞれ検出し、最も輝度が高い画像信号を検出する高輝度信号検出手段と、上記高輝度検出手段によって検出された最も輝度が高い画像信号の輝度の変化量を求め、当該変化量が所定の値以上であることを検出することで、動き検出を行う動き検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る動き検出方法は、被写体の光学像を所定の波長域毎に撮像し、電気信号を出力する撮像ステップと、上記撮像ステップで出力された所定の波長域毎の電気信号から所定の波長域毎の画像信号を生成する画像信号生成ステップと、上記画像信号生成ステップで生成された所定の波長域毎の画像信号の輝度をそれぞれ検出し、最も輝度が高い画像信号を検出する高輝度信号検出ステップと、上記高輝度検出手段によって検出された最も輝度が高い画像信号の輝度の変化量を求め、当該変化量が所定の値以上であることを検出することで、動き検出を行う動き検出ステップとを備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
第１の実施の形態
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１に示すように、監視用撮像装置１は、被写体を撮像して電気信号を出力するカメラ２と、カメラ２によって出力された電気信号から同期信号を生成して各部へ供給する同期信号生成部３と、カメラ２によって出力された電気信号をアナログデジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換し、画像信号として出力するＡ／Ｄ変換部４とを備える。
【００１５】
また、監視用撮像装置１は、Ａ／Ｄ変換部４から画像信号が供給される信号分離部５と、信号分離部５から画像信号が供給される輝度比較部６と、輝度比較部６が演算を行うときなどに使用される輝度メモリ７と、信号分離部５から供給された画像信号に基づいて動き検出を行う動き検出部８と、動き検出部８が抽出した輝度信号などを記録する動き検出メモリ９と、信号分離部５と動き検出部８との接続を切り替えるスイッチ１０と、動き検出部８によって動きが検出されたときに動作する警報部１１とを備える。
【００１６】
さらに、監視用撮像装置１は、信号分離部５から供給された画像信号を記録する画像信号メモリ１３と、信号分離部５から供給された画像信号を処理して画像を生成する画像信号処理部１５と、画像信号処理部１５によって演算がなされるときなどに使用される処理用メモリ１６と、画像信号処理部１５によって処理された画像信号をデジタルアナログ（以下、Ｄ／Ａという。）変換して出力するＤ／Ａ変換部１７と、Ｄ／Ａ変換部１７から出力された画像を表示するモニタ１８と、警報部１１や輝度比較部６などから供給された信号に基づいて各部を制御するマイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）１９とを備える。
【００１７】
なお、監視用撮像装置１は、走査線が５２５本である標準テレビ方式（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ；以下、ＳＤＴＶという。）方式とされている。
【００１８】
カメラ２は、図２に示すような、光が入射するレンズアレイ２１と、レンズアレイ２１を透過した光のうち所定の波長域の光のみを透過するフィルタが配列されたフィルタアレイ２２と、フィルタアレイ２２を透過した光を電気信号に変換して出力するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）２３とを備える撮像素子２４を有しており、被写体を撮像して電気信号を出力する。撮像素子２４はＳＤＴＶ方式に対応しているので、奇数ラインに並んだ画素から出力される電気信号は奇数フィールドの電気信号であり、偶数ラインに並んだ画素から出力される電気信号は偶数フィールドの電気信号である。
【００１９】
レンズアレイ２１は、画素毎に、複数のレンズが２次元に配列されたものである。各レンズは、入射した光を集光してフィルタアレイ２２に入射させる。
【００２０】
フィルタアレイ２２は、図３に示すように、画素毎に、所定の波長域の光を透過するフィルタが２次元に配列されたものである。フィルタアレイ２２は、図中Ｏで示す奇数ラインには赤色光を透過するフィルタＲと青色光を透過するフィルタＢと緑色光を透過するフィルタＧとが代わる代わる配列されており、図中Ｅで示す偶数ラインには、赤外光を透過するフィルタＩＲが配列されている。すなわち、フィルタアレイ２２は、可視光を透過するフィルタ（以下、可視光用フィルタという。）と赤外光を透過するフィルタ（以下、赤外光用フィルタという。）とが、１ライン毎に交互に並んだ構成とされている。可視光用フィルタはレンズアレイ２１を介して入射された光のうち可視光を透過し、赤外光用フィルタはレンズアレイ２１を介して入射された光のうち赤外光を透過する。
【００２１】
なお、赤色光を透過するフィルタＲが配列されている位置には、赤外光カットフィルタを配列することが好ましい。赤外光カットフィルタを配列することにより、近赤外光がフィルタＲを透過して可視光に基づいた画像の色バランスが崩れることを回避できる。
【００２２】
ＣＣＤ２３は、フィルタアレイ２２を透過した光を電気信号に変換して出力する光電変換手段である。ＣＣＤ２３は、画素毎に２次元に配列された複数のフォトダイオードと、出力部とを備えている。フォトダイオードは、フィルタアレイ２２を透過した光を電気信号に変換する。出力部は、フォトダイオードに蓄積された電気信号を、インターリーブ方式に従って電気信号を出力する。詳述すると、出力部は、奇数ラインに並べられたフォトダイオードの電気信号（以下、奇数ラインの電気信号という。）を出力した後に、偶数ラインに並べられたフォトダイオードの電気信号（以下、偶数ラインの電気信号という。）を出力する。
【００２３】
以上説明した撮像素子２４は、フィルタアレイ２２が、奇数ラインに可視光用フィルタが配列されており、偶数ラインに赤外光用フィルタが配列された構造とされている。したがって、奇数ラインに並べられたフォトダイオードは可視光を電気信号に変換し、偶数ラインに並べられたフォトダイオードは赤外光を電気信号に変換する。すなわち、カメラ２が被写体を１回撮像すると、撮像素子２４は、奇数ラインに並べられたフォトダイオードによって可視光が変換された電気信号（以下、可視光電気信号という。）と、偶数ラインに並べられたフォトダイオードによって赤外光が変換された電気信号（以下、赤外光電気信号という。）とを出力する。
【００２４】
なお、撮像素子２４は、光電変換手段としてＣＣＤ２３を備えているが、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｎｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）など、ＣＣＤ以外の光電変換手段を備えても良い。
【００２５】
したがって、カメラ２からは、被写体を１回撮像すると、図４に示すような、可視光電気信号の後に赤外光電気信号が繋がっている電気信号が、１倍のクロックで出力される。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換部４は、カメラ２から供給された電気信号をＡ／Ｄ変換して、デジタルの画像信号とする。なお、以下では、奇数ラインの電気信号がＡ／Ｄ変換されたものを奇数ラインの画像信号といい、偶数ラインの電気信号がＡ／Ｄ変換されたものを偶数ラインの画像信号という。
【００２７】
信号分離部５は、Ａ／Ｄ変換部４から供給された画像信号を、奇数ラインの画像信号と偶数ラインの画像信号とに分離する。すなわち、信号分離部５は、Ａ／Ｄ変換部４から供給された画像信号を、可視光電気信号がＡ／Ｄ変換された画像信号（以下、可視光画像信号という）と、赤外光電気信号がＡ／Ｄ変換された画像信号（以下、赤外光画像信号という。）とに分離し、可視光画像信号を第１の出力端子５ａから出力し、赤外光画像信号を第２の出力端子５ｂから出力する。信号分離部５は、可視光画像信号及び赤外光画像信号を、輝度比較部６と、画像信号メモリ１３と、画像信号処理部１５とへ供給する。また、信号分離部５は、可視光画像信号又は赤外光画像信号のいずれかを、スイッチ１０を介して動き検出部８へ供給する。
【００２８】
輝度比較部６は、信号分離部５から供給された可視光画像信号の輝度と赤外光画像信号の輝度とを検出し、比較する。また、輝度比較部６は、比較した結果を示す信号をマイコン１９へ供給し、マイコン１９に対して、可視光画像信号の輝度と赤外光画像信号の輝度とのうちどちらが高いかを通知する。
【００２９】
動き検出部８は、信号分離部５から供給される可視光画像信号又は赤外光画像信号の輝度の変化量を検出することにより、動き検出を行う。動き検出部８は、スイッチ１０を介して信号分離部５から画像信号が供給されると、先ず、当該画像信号、すなわち現フレームの画像信号の輝度信号を抽出する。そして、動き検出メモリ９から、１つ前のフレームの画像信号の輝度を読み出し、現フレームの画像信号の輝度から減算することで、輝度の変化量を検出し、変化量が所定の値以上であるときには動きが検出されたと判断して動き信号を生成し、警報部１１へ供給する。また、動き検出部８は、抽出した輝度信号を動き検出メモリ９に記録する。
【００３０】
具体的に説明すると、動き検出部８は、可視光画像信号が供給されたときには、当該可視光画像信号の輝度信号を抽出するとともに、１つ前のフレームの可視光画像信号の輝度を動き検出メモリ９から読み出す。そして、現フレームの可視光画像信号の輝度から１つ前のフレームの可視光画像信号の輝度を減算することで、輝度の変化量を検出する。また、赤外光画像信号が供給されたときには、当該赤外光画像信号の輝度信号を抽出するとともに、１つ前のフレームの赤外光画像信号の輝度を動き検出メモリ９から読み出す。そして、現フレームの赤外光画像信号の輝度から１つ前のフレームの赤外光画像信号の輝度を減算することで、輝度の変化量を検出する。
【００３１】
動き検出メモリ９は、動き検出部８が抽出した輝度信号や、動きが検出されたと判断するときの画像信号の輝度の変化量の閾値などを記録する。
【００３２】
スイッチ１０は、マイコン１９からの制御に基づいて信号分離部５と動き検出部８との接続を変更する。詳述すると、スイッチ１０は、可視光画像信号の輝度が高いときには、第１の出力端子５ａと動き検出部８とを接続し、赤外光画像信号の輝度が高いときには、第２の出力端子５ｂと動き検出部８とを接続する。スイッチ１０が信号分離部５と動き検出部８との接続を変更することにより、信号分離部５によって分離された２種類の画像信号のうち、輝度が高い画像信号が動き検出部８へ供給される。なお、マイコン１９は、輝度比較部６から供給された信号に基き、頻繁に切り替えがないように時間で積分し、スイッチ１０を制御する。
【００３３】
警報部１１は、動き検出部８から動き信号が供給されると動作し、例えば警告音を鳴らし、動きが検出された旨を知らせる。また、警報部１１は、動き信号をマイコン１９へ供給し、マイコン１９に対して動きが検出された旨を通知する。
【００３４】
画像信号メモリ１３は、信号分離部５から供給された赤外光画像信号及び可視光画像信号を、マイコン１９の制御に基づいて記録する。例えば、画像信号メモリ１３は、マイコン１９の制御に基づいて、信号分離部５から供給された赤外光画像信号及び可視光画像信号を、警報部１１が動作した時間よりも所定の時間だけ前の時間から記録するプリアラーム記録や、フレーム単位で間欠記録するタイムラプス記録などを行う。
【００３５】
画像信号処理部１５は、信号分離部５から供給された画像信号や、画像信号メモリ１３に記録されているデータから生成された画像信号などを処理して、モニタ１８に表示するための画像を生成し、Ｄ／Ａ変換部１７に供給する。画像信号処理部１５は、監視用撮像装置１が監視を行うために所定のエリアを撮像しているときには信号分離部５から供給された画像信号を処理する。
【００３６】
詳述すると、画像信号処理部１５は、奇数ラインの可視光画像信号に基づいて偶数ラインの可視光画像信号を生成するＯｄｄ処理を行い、可視光に基づいた１フレームの画像を生成する。
【００３７】
また、画像信号処理部１５は、偶数ラインの赤外光画像信号に基づいて奇数ラインの赤外光画像信号を生成するＥｖｅｎ処理を行い、赤外光に基づいた１フレームの画像を生成する。
【００３８】
さらに、画像信号処理部１５は、可視光に基づいた１フレームの画像と赤外光に基づいた１フレームの画像とを処理し、２つの画像をモニタ１８に同時に表示させるためのマルチ画像を生成するマルチ画像処理を行う。
【００３９】
さらにまた、画像信号処理部１５は、マイコン１９の制御に従って、Ｄ／Ａ変換部１７へ供給する画像を変更するインプット切り替えを行う。インプット切り替えにより、モニタ１８に表示される画像が変化する。例えば、画像信号処理部１５がＤ／Ａ変換部１７へ供給する画像信号を、マルチ画像から可視光に基づいた画像に切り替えることにより、モニタ１８に表示される画像は、マルチ画像から可視光に基づいた画像に切り替わる。
【００４０】
マイコン１９は、警報部１１や輝度比較部６などから供給された信号に基づいて各部を制御する。具体的に説明すると、マイコン１９は、輝度比較部６から供給された信号に基づいてスイッチ１０を制御し、信号分離部５と動き検出部８との接続を切り替えて、可視光画像信号と赤外光画像信号とのうち輝度が高い画像信号を、信号分離部５から動き検出部８へ供給する。また、マイコン１９は、警報部１１から供給された動き検出信号に基づいて画像信号メモリ１３を制御し、信号分離部５から供給される画像信号のプリアラーム記録を開始する。さらに、マイコン１９は、画像信号処理部１５を制御することによってインプット切り替えを行い、モニタ１８に表示される画像を制御する。
【００４１】
つぎに、監視用撮像装置１の動作について説明する。なお、以下の説明では、モニタ１８にマルチ画像を表示する。
【００４２】
先ず、カメラ２に備えられたレンズアレイ２１を光が透過する。そして、奇数ラインに位置するフィルタアレイ２２は可視光を透過し、偶数ラインに位置するフィルタアレイ２２は赤外光を透過する。ＣＣＤ２３は、フィルタアレイ２２が透過した光を電気信号に変換する。カメラ２からは、ＣＣＤ２３が生成した電気信号が、インターレース方式に従って出力される。すなわち、カメラ２からは、図４に示すような、可視光電気信号の後に赤外光電気信号が繋がった電気信号が出力される。カメラ２から出力された電気信号は、同期信号生成部３とＡ／Ｄ変換部４とに供給される。
【００４３】
次に、同期信号生成部３は、カメラ２から供給された電気信号から水平同期信号及び垂直同期信号を生成し、各部へ供給する。
【００４４】
一方、Ａ／Ｄ変換部４は、カメラ２から供給された電気信号を、Ａ／Ｄ変換して信号分離部５へ供給する。
【００４５】
次に、信号分離部５は、Ａ／Ｄ変換部４から供給された画像信号を、可視光画像信号と赤外光画像信号とに分離する。信号分離部５は、可視光画像信号と赤外光画像信号とを、輝度比較部６、画像信号メモリ１３、画像信号処理部１５に供給する。また、信号分離部５は、可視光画像信号と赤外光画像信号とのうち輝度が高い方を、スイッチ１０を介して動き検出部８に供給する。
【００４６】
画像信号メモリ１３は、信号分離部５から供給された可視光画像信号と赤外光画像信号とを記録する。
【００４７】
また、画像信号処理部１５は、信号分離部５から可視光画像信号や赤外光画像信号に対してＯｄｄ処理、Ｅｖｅｎ処理、マルチ画像処理を行い、マルチ画像を生成し、Ｄ／Ａ変換部１７へ供給する。
【００４８】
次に、Ｄ／Ａ変換部１７は、画像信号処理部１５から供給された画像をアナログ信号に変換して、モニタ１８へ供給する。モニタ１８は、Ｄ／Ａ変換部１７から供給されたマルチ画像を表示する。
【００４９】
さらに、輝度比較部６は、可視光画像信号の輝度と赤外光画像信号の輝度とを比較し、比較した結果を示す信号を、マイコン１９へ供給する。
【００５０】
次に、マイコン１９は、輝度比較部６から供給された信号に基づいてスイッチ１０を切り替え、可視光画像信号と赤外光画像信号とのうち輝度が高い方を、信号分離部５から動き検出部８へ供給する。
【００５１】
次に、動き検出部８は、信号分離部５から供給された画像信号の輝度信号を抽出するとともに、当該画像信号よりも１つ前のフレームの画像信号の輝度を動き検出メモリ９から読み出して、輝度の変化量を検出し、変化量が所定の量以上であったときには、動き検出信号を生成して警報部１１へ供給する。また、動き検出メモリ９は、抽出した輝度信号を記録する。
【００５２】
そして、警報部１１は、動き検出部８から動き検出信号が供給されたときには、警告音を鳴らす。また、動き検出部８から供給された動き検出信号を、マイコン１９へ供給する。
【００５３】
次に、マイコン１９は、警報部１１から動き検出信号が供給されると、画像信号メモリ１３に対して、画像信号のプリアラーム記録やタイムラプス記録を開始させる。
【００５４】
また、マイコン１９は、例えばユーザの要求に応じて画像信号メモリ１３及び画像信号処理部１５を制御して、画像信号メモリ１３に記録されたデータから画像を生成し、モニタ１８に表示させる。
【００５５】
さらに、マイコン１９は、例えばユーザの要求に応じて画像信号処理部１５を制御してインプット切り替えを行い、モニタ１８に表示する画像を変更する。
【００５６】
さらにまた、マイク１９は、例えばユーザの要求に応じてスイッチ１０を切り替えて、動き検出を行う画像信号を変更する。
【００５７】
以上説明したように、監視用撮像装置１では、撮像素子２４に備えられたフィルタアレイ２２が、可視光を透過するフィルタと赤外光を透過するフィルタとが１ライン毎に配列された構成とされている。したがって、カメラ２は、被写体を１度撮像すると、可視光電気信号と赤外光電気信号とを出力できる。
【００５８】
また、監視用撮像装置１によれば、先ず、輝度比較部６が可視光画像信号の輝度と赤外光画像信号の輝度とを比較し、どちらの画像信号の輝度が高いかを検出する。そして、動き量検出部８が、輝度が高い画像信号の輝度の変化量を検出することによって動き量を検出する。
【００５９】
したがって、本発明を適用した監視用撮像装置１は、カメラ２が撮像しているエリアが明るいときには可視光画像信号を利用して動き検出を行うことが可能となり、カメラ２が撮像しているエリアが暗いときには赤外光画像信号を利用して動き検出を行うことが可能となる。すなわち、監視用撮像装置１は、カメラ２が撮像しているエリアを、明るさに拘わらず精度良く監視することが可能となる。
【００６０】
また、本発明を適用した監視用撮像装置１によれば、カメラ２に備えられている撮像素子が１つであるにも拘わらず、モニタ１８に、赤外光に基づいた画像と可視光に基づいた画像との両方を表示できる。
【００６１】
したがって、本発明を適用した監視用撮像装置１は、簡便な構成のカメラ２を使用して、モニタ１８に、赤外光に基づいた画像と可視光に基づいた画像との両方を表示することが可能となる。
【００６２】
なお、フィルタアレイ２２は、奇数ラインに赤外光用フィルタが配列されており、偶数ラインに赤外光用フィルタが配列されている構成としても良い。
【００６３】
また、本実施の形態では、フィルタアレイ２２を、可視光を透過するフィルタと赤外光を透過するフィルタとによって構成したが、他の波長域の光を透過するフィルタによって構成しても良い。例えば、フィルタアレイ２２を、可視光を透過するフィルタと紫外光を透過するフィルタとによって構成しても良い。また、可視光を透過するフィルタを奇数ライン又は偶数ラインの一方に配列し、他方にはフィルタを配列しない構成としても良い。フィルタを配列しないラインの撮像素子２４からは白黒画像用の電気信号が出力される。フィルタを配列しないことによりＣＣＤが受光する光の量は増加するために、撮像素子２４が出力する白黒画像用の電気信号はレベルが高くなり、動き検出の感度が良好なものとなる。
【００６４】
第２の実施の形態
つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６５】
なお、以下の説明では、図１に示す監視用撮像装置１と同等な構成、部位、機能について説明を省略し、また、図面において同じ符号を付する。
【００６６】
図５に示すように、監視用撮像装置３０は、被写体を撮像して電気信号を出力するカメラ３１と、カメラ３１から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換部３２及び第２のＡ／Ｄ変換部３３と、第１のＡ／Ｄ変換部３２及び第２のＡ／Ｄ変換部３３と動き検出部８との接続を切り替えるスイッチ３５と、第１のＡ／Ｄ変換部３２及び第２のＡ／Ｄ変換部３３から供給される画像信号を処理して画像を生成する画像信号処理部３６とを備える。
【００６７】
カメラ３１は、図６に示すように、レンズアレイ４１と、フィルタアレイ４２と、ＣＣＤ４３とを備える撮像素子４４を有しており、被写体を撮像して電気信号を２ラインずつ出力する。なお、カメラ３１は、走査線が１１２５本である高精細テレビ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ；以下、ＨＤＴＶという。）方式とされている。すなわち、撮像素子４４は、第１の実施の形態で説明したＳＤＴＶ方式の撮像素子２４の２倍以上のラインを備えている。
【００６８】
レンズアレイ４１は、画素毎に、複数のレンズが２次元に配列されたものである。各レンズは、入射した光を集光してフィルタアレイ４２に入射させる。
【００６９】
フィルタアレイ４２は、図７に示すように、画素毎に、所定の波長域の光を透過するフィルタが２次元に配列されたものである。フィルタアレイ４２は、図中Ｖ１で示される奇数ラインには赤色光を透過するフィルタＲと青色光を透過するフィルタＢと緑色光を透過するフィルタＧとが代わる代わる配列されており、図中Ｖ２で示される偶数ラインには赤外光を透過するフィルタＩＲが配列されている。すなわち、フィルタアレイ４２は、可視光用フィルタと赤外光用フィルタとが１ラインおきに並んだ構成とされている。
【００７０】
ＣＣＤ４３は、複数のフォトダイオード及び出力部を備えている。出力部は、電気信号を２ラインずつインターリーブ方式で出力する。具体的に説明すると、出力部は、４ｍ＋１（但し、ｍは０以上の整数。）ライン目に並べられたフォトダイオードの電気信号と４ｍ＋２ライン目に並べられたフォトダイオードの電気信号とを同じタイミングで別々に出力させることを、ｍを１ずつ増加させながら最終ラインまで行った後に、４ｍ＋３ライン目に並べられたフォトダイオードの電気信号と４ｍ＋４ライン目に並べられたフォトダイオードの電気信号とを同じタイミングで別々に出力させることを、ｍを１ずつ増加させながら最終ラインまで行う。すなわち、出力部は、奇数ラインの電気信号と偶数ラインの電気信号とを、同じタイミングで別々に出力する。
【００７１】
以上説明した撮像素子４４は、フィルタアレイ４２が、奇数ラインに可視光用フィルタが配列されており、偶数ラインに赤外光用フィルタが配列された構成とされている。したがって、撮像素子４４は、カメラ３１が被写体を１回撮像すると、可視光電気信号と赤外光電気信号とを、同じタイミングで別々に出力する。また、撮像素子４４は、奇数ラインと偶数ラインとがＳＤＴＶ方式の撮像素子２４の２倍以上であるため、ＳＤＴＶ方式の２倍のラインを利用して、可視光電気信号と赤外光電気信号とを生成できる。
【００７２】
したがって、カメラ３１は、被写体を１回撮像すると、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、可視光電気信号と赤外光電気信号とを、同じタイミングで別々に１倍のクロックで出力する。カメラ３１は、可視光電気信号を第１のＡ／Ｄ変換部３２へ供給し、赤外光電気信号を第２のＡ／Ｄ変換部３３へ供給する。また、カメラ３１は、ＳＤＴＶ方式の２倍以上の可視光電気信号と赤外光電気信号とを出力する。
【００７３】
なお、撮像素子４４は、プログレッシブ方式で２ラインずつ電気信号を出力する構成としても良い。撮像素子４４がプログレッシブ方式で２ラインずつ電気信号を出力するときには、出力部は、１ライン目から順番に２ライン分の電気信号を同じタイミングで別々に出力する。すなわち、４ｍ＋１ライン目に並べられたフォトダイオードの電気信号と４ｍ＋２ライン目に並べられたフォトダイオードの電気信号とを同じタイミングで別々に出力した後に、４ｍ＋３ライン目に並べられたフォトダイオードの電気信号と４ｍ＋４ライン目に並べられたフォトダイオードの電気信号とを同じタイミングで別々に出力することを、ｍを１ずつ増やしながら最終ラインまで行うことにより、電気信号を出力する。
【００７４】
第１のＡ／Ｄ変換部３２は、カメラ３１から供給された可視光電気信号をＡ／Ｄ変換してデジタルの可視光画像信号とし、得られた可視光画像信号を、輝度比較部６、画像信号メモリ１３、画像信号処理部３６に供給する。また、第１のＡ／Ｄ変換部３２は、スイッチ３５を介して動き検出部８と接続しているときには、可視光画像信号を、動き検出部８へ供給する。
【００７５】
第２のＡ／Ｄ変換部３３は、カメラ３１から供給された赤外光電気信号をＡ／Ｄ変換してデジタルの赤外光画像信号とし、得られた赤外光画像信号を、輝度比較部６と、画像信号メモリ１３と、画像信号処理部３６とに供給する。また、第２のＡ／Ｄ変換部３３は、スイッチ３５を介して動き検出部８と接続しているときには、赤外光画像信号を、動き検出部８へ供給する。
【００７６】
スイッチ３５は、マイコン１９からの制御に基づいて、第１のＡ／Ｄ変換部３２から供給された可視光画像信号と第２のＡ／Ｄ変換部３３から供給された赤外光画像信号とのうち、輝度が高い方を動き検出部８へ供給するために、第１のＡ／Ｄ変換部３２と動き検出部８との間、又は第２のＡ／Ｄ変換部３３と動き検出部８との間を接続する。すなわち、スイッチ３５は、可視光画像信号の輝度が高いときには第１のＡ／Ｄ変換部３２と動き検出部８とを接続し、赤外光画像信号の輝度が高いときには第２のＡ／Ｄ変換部３３と動き検出部８とを接続する。なお、マイコン１９は、輝度比較部６から供給された信号に基づいて、スイッチ３５を制御する。
【００７７】
画像信号処理部３６は、第１のＡ／Ｄ変換部３２から供給された画像信号や第２のＡ／Ｄ変換部３３から供給された画像信号を処理して、モニタ１８に表示するための画像を生成し、Ｄ／Ａ変換部１７に供給する。
【００７８】
詳述すると、画像信号処理部３６は、奇数ラインの画像信号から、ＳＤＴＶ方式のモニタ１８に表示するための可視光に基づいた画像を生成する可視光画像生成処理を行う。また、画像信号処理部３６は、偶数ラインの画像信号から、ＳＤＴＶ方式のモニタ１８に表示するための赤外光に基づいた画像を生成する赤外光画像生成処理を行う。画像信号処理部３６には、奇数ラインの画像信号と偶数ラインの画像信号とが、ＳＤＴＶ方式の２倍以上供給される。したがって、画像信号処理部３６は、ＳＤＴＶ方式の２倍の画像信号を利用して可視光画像生成処理と、赤外光画像生成処理とを行う。さらに、画像信号処理部３６は、マルチ画像処理や、インプット切り替えなどを行う。
【００７９】
つぎに、監視用撮像装置３０の動作について説明する。なお、以下の説明では、モニタ１８にマルチ画像が表示される。
【００８０】
先ず、カメラ３１に備えられたレンズアレイ４１を光が透過する。そして、奇数ラインに位置するフィルタアレイ４２は、レンズアレイ４１が透過した光のうち可視光を透過し、偶数ラインに位置するフィルタアレイ４２は、レンズアレイ４１が透過した光のうち赤外光を透過する。ＣＣＤ４３は、フィルタアレイ４２が透過した光を電気信号に変換する。カメラ３１からは、ＣＣＤ４３が生成した電気信号が、ＨＤＴＶのインターリーブ方式に従って、２ラインずつ１倍のクロックで出力される。すなわち、カメラ３１からは、ＣＣＤ４３が生成した図８（Ａ）に示す奇数ラインの電気信号と図８（Ｂ）に示す偶数ラインの電気信号とが同じタイミングで別々に出力される。カメラ３１は、奇数ラインの電気信号を第１のＡ／Ｄ変換部３２及び同期信号生成部３へ供給し、偶数ラインの電気信号を第２のＡ／Ｄ変換部３３へ供給する。
【００８１】
次に、同期信号生成部３は、カメラ３１から供給された電気信号から垂直同期信号と水平同期信号とを生成し、各部へ供給する。本実施の形態では、同期信号生成部３は、奇数ラインの電気信号、すなわち可視光電気信号から垂直同期信号と水平同期信号とを生成する。
【００８２】
また、第１のＡ／Ｄ変換部３２は、奇数ラインの電気信号、すなわち可視光電気信号をＡ／Ｄ変換して可視光画像信号とし、輝度比較部６、画像信号メモリ１３、及び画像信号処理部３６に供給する。
【００８３】
さらに、第２のＡ／Ｄ変換部３３は、偶数ラインの電気信号、すなわち赤外光電気信号をＡ／Ｄ変換して赤外光画像信号とし、輝度比較部６、画像信号メモリ１３、及び画像信号処理部３６に供給する。
【００８４】
そして、画像信号メモリ１３は、第１のＡ／Ｄ変換部３２から供給された可視光画像信号と、第２のＡ／Ｄ変換部３３から供給された赤外光画像信号とを記録する。
【００８５】
また、画像信号処理部３６は、第１のＡ／Ｄ変換部３２から供給された可視光画像信号に対して可視光画像処理を行うことにより、可視光に基づいた１フレームの画像を得るとともに、第２のＡ／Ｄ変換部３３から供給された赤外光画像信号に対して赤外光画像処理を行うことにより、赤外光に基づいた１フレームの画像を得る。
【００８６】
そして、画像信号処理部３６は、マルチ画像処理によりマルチ画像を生成し、Ｄ／Ａ変換部１７へ供給する。
【００８７】
次に、Ｄ／Ａ変換部１７は、画像信号処理部３６から供給されたマルチ画像をＤ／Ａ変換してアナログ信号とし、モニタ１８へ供給する。モニタ１８は、Ｄ／Ａ変換部１７から供給されたマルチ画像を表示する。
【００８８】
さらに、輝度比較部６は、第１のＡ／Ｄ変換部３２から供給された可視光画像信号の輝度と第２のＡ／Ｄ変換部３３から供給された赤外光画像信号の輝度とを比較し、比較した結果を示す信号を、マイコン１９へ供給する。
【００８９】
次に、マイコン１９は、輝度比較部６から供給された信号に基づいてスイッチ３５を切り替え、第１のＡ／Ｄ変換部３２から出力された可視光画像信号と第２のＡ／Ｄ変換部３３から出力された赤外光画像信号とのうち輝度が高い方を、動き検出部８へ供給する。
【００９０】
次に、動き検出部８は、第１のＡ／Ｄ変換部３２又は第２のＡ／Ｄ変換部３３からスイッチ３５を介して供給された画像信号の輝度信号を抽出するとともに、当該画像信号よりも１フレーム前の画像信号の輝度を動き検出メモリ９から読み出して、輝度の変化量を検出し、変化量が所定の量以上であったときには、動き検出信号を生成して警報部１１へ供給する。また、動き検出メモリ９は、抽出した輝度信号を記録する。
【００９１】
そして、警報部１１は、動き検出部８から動き検出信号が供給されたときには、警告音を鳴らす。また、動き検出部８から供給された動き検出信号を、マイコン１９へ供給する。
【００９２】
以上説明したように、監視用撮像装置３０は、ＨＤＴＶ方式のカメラ３１を備えている。カメラ３１は、撮像素子４４を備えており、撮像素子４４は、ＳＤＴＶ方式の撮像素子２４の２倍以上のラインを備えている。したがって、画像信号処理部３６には、奇数ラインの画像信号と偶数ラインの画像信号とが、ＳＤＴＶ方式の２倍以上供給される。したがって、画像信号処理部３６は、ＳＤＴＶ方式の２倍の画像信号を利用して可視光画像生成処理と、赤外光画像生成処理とを行うことができるため、可視光に基づいた１フレーム分の画像を生成するために奇数ラインの画像信号から偶数ラインの画像信号を生成するＯｄｄ処理を行う必要性や、赤外光に基づいた１フレーム分の画像を生成するために偶数ラインの画像信号から奇数ラインの画像信号を生成するＥｖｅｎ処理を行う必要がなくなる。
【００９３】
したがって、監視用撮像装置３０では、モニタ１８に表示される可視光に基づいた画像や、赤外光に基づいた画像の解像度が良好なものとなる。
【００９４】
なお、本発明を適用した監視用撮像装置３０は、撮像素子４４のライン数を倍とするとともに、モニタ１８をＨＤＴＶ方式に対応したものとし、さらに画像信号処理部３６をＨＤＴＶ方式の画像を生成するものとしても良い。以上説明した構成とすることにより、モニタ１８には、ＨＤＴＶ方式の画像が表示される。
【００９５】
第３の実施の形態
つぎに、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００９６】
なお、以下の説明では、第１の実施の形態の監視用撮像装置１及び第２の実施の形態の監視用撮像装置３０と同等な構成、部位、機能についての説明を省略し、また、図面において同じ符号を付するものとする。
【００９７】
図９に示すように、監視用撮像装置５０は、被写体を撮像して電気信号を出力するカメラ５１と、Ａ／Ｄ変換部４から供給された画像信号を可視光画像信号と赤外光画像信号とに分離する信号分離部５２と、信号分離部５２によって分離された可視光画像信号と赤外光画像信号とを一時的に記録する第１の分離メモリ５３及び第２の分離メモリ５４とを備える。
【００９８】
カメラ５１は、図６に示すように、レンズアレイ４１と、フィルタアレイ４２と、フィルタを透過した光を一次元の画像信号に変換して出力するＣＣＤ６１とを備える撮像素子６２を有している。すなわち、撮像素子６２は、第１の実施の形態で説明したＳＤＴＶ方式の撮像素子２４の２倍以上のラインを備えている。
【００９９】
ＣＣＤ６１は、フォトダイオードと出力部とを備えている。出力部は、フォトダイオードに蓄積された電気信号を、ＨＤＴＶ方式のインターリーブ方式に従って１ラインずつ出力する。具体的に説明すると、出力部は、奇数ラインの電気信号を２倍のクロックで出力した後に偶数ラインの電気信号を２倍のクロックで出力することによって、１フレーム分の画像信号を出力する。
【０１００】
以上説明した撮像素子６２は、フィルタアレイ４２が、奇数ラインに可視光用フィルタが配列されており、偶数ラインに赤外光用フィルタとが配列された構成とされている。したがって、奇数ラインに並べられたフォトダイオードは可視光を電気信号に変換し、偶数ラインに並べられたフォトダイオードは赤外光を電気信号に変換する。したがって、撮像素子６２は、可視光電気信号を出力した後に、赤外光電気信号を出力する。すなわち、撮像素子６２は、カメラ５１が被写体を１回撮像すると、可視光電気信号と赤外光電気信号とを出力することができる。また、撮像素子６２は、奇数ラインと偶数ラインとがＳＤＴＶ方式の撮像素子２４の２倍以上であるため、ＳＤＴＶ方式の２倍のラインを利用して、可視光電気信号と赤外光電気信号とを生成できる。
【０１０１】
したがって、カメラ５１は、被写体を１回撮像すると、図１０に示すような、可視光電気信号の後に赤外光電気信号が繋がっている電気信号を、２倍のクロックで出力する。また、カメラ５１は、ＳＤＴＶ方式の２倍以上の可視光電気信号と赤外光電気信号とを出力する。
【０１０２】
なお、撮像素子６２は、プログレッシブ方式で２倍のクロックで電気信号を出力する構成としても良い。撮像素子６２がプログレッシブ方式で２倍のクロックで電気信号を出力するときには、出力部は、１ライン目から最後のラインまで順番に２倍のクロックで電気信号を出力する。すなわち、カメラ５１から、図１１（Ａ）に示すような、可視光電気信号と赤外光電気信号とが隣接する垂直同期信号内に並んでいる電気信号が出力される。また、カメラ５１からは、図１１（Ｂ）に示すような、出力された電気信号が可視光電気信号であるか赤外光電気信号であるかを判別する判別信号が出力される。
【０１０３】
信号分離部５２は、Ａ／Ｄ変換部４によってＡ／Ｄ変換された画像信号を、可視光画像信号と赤外光画像信号とに分離する。信号分離部５２は、可視光画像信号及び赤外光画像信号を、第１の分離メモリ５３又は第２の分離メモリ５４に一時的に保存した後に、１倍のクロックで読み出して、輝度比較部６と、スイッチ１０と、画像信号処理部３６とへ供給する。また、信号分離部５２は、可視光画像信号又は赤外光画像信号のいずれかを、スイッチ１０を介して動き検出部８へ供給する。
【０１０４】
第１の分離メモリ５３及び第２の分離メモリ５４は、信号分離部５２によって分離された可視光画像信号と赤外光画像信号とを、一時的に記録する。第１の分離メモリ５３及び第２の分離メモリ５４に記録された画像信号は、信号分離部５２によって読み出され、輝度比較部６、スイッチ１０、画像信号処理部３６へ供給される。具体的に説明すると、第１の分離メモリ５３及び第２の分離メモリ５４のうち一方に対して可視光画像信号及び赤外光画像信号が記録されているときには、他方に対して記録された可視光画像信号及び赤外光画像信号が信号分離部５２によって読み出され、輝度比較部６、スイッチ１０、画像信号処理部３６へ供給される。
【０１０５】
つぎに、監視用撮像装置５０の動作について説明する。
【０１０６】
先ず、カメラ５１に備えられたレンズアレイ４１を光が透過する。そして、奇数ラインに位置するフィルタアレイ４２は、レンズアレイ４１が透過した光のうち可視光を透過し、偶数ラインに位置するフィルタアレイ４２は、レンズアレイ４２が透過した光のうち赤外光を透過する。ＣＣＤ６１は、フィルタアレイ４２が透過した光を電気信号に変換する。カメラ５１からは、ＣＣＤ６１が生成した電気信号が、１ラインずつインターレース方式で、２倍のクロックで出力される。カメラ５１から出力した電気信号は、同期信号生成部３とＡ／Ｄ変換部４とに供給される。
【０１０７】
次に、同期信号生成部３は、カメラ５１から供給された電気信号から水平同期信号及び垂直同期信号を生成し、各部へ供給する。
【０１０８】
一方、Ａ／Ｄ変換部４は、カメラ５１から供給された電気信号をＡ／Ｄ変換して、信号分離部５２へ供給する。
【０１０９】
次に、信号分離部５２は、Ａ／Ｄ変換部４から供給された画像信号を、可視光画像信号と、赤外光画像信号とに分離する。そして、信号分離部５２は、分離した可視光画像信号と赤外光画像信号とを、一時的に第１の分離メモリ５３又は第２の分離メモリ５４の一方に記録する。また、信号分離部５２は、第１の分離メモリ５３又は第２の分離メモリ５４の他方、すなわち、記録動作が行われていない方に記録されている可視光画像信号及び赤外光画像信号を読み出して、輝度比較部６と、画像信号メモリ１３と、画像信号処理部３６とに供給する。
【０１１０】
次に、画像信号メモリ１３は、信号分離部５２から供給された赤外光画像信号や可視光画像信号を記録する。
【０１１１】
また、画像信号処理部３６は、信号分離部５２から供給された画像信号や、画像信号メモリ１３から読み出された画像信号などに対して、Ｏｄｄ処理、Ｅｖｅｎ処理、マルチ画像処理などの処理を施してマルチ画像を生成し、Ｄ／Ａ変換部１７に供給する。
【０１１２】
そして、Ｄ／Ａ変換部１７は、画像信号処理部３６から供給されたマルチ画像をＤ／Ａ変換してアナログ信号とし、モニタ１８へ供給する。モニタ１８は、Ｄ／Ａ変換部１７から供給されたマルチ画像を表示する。
【０１１３】
また、輝度比較部６は、可視光画像信号の輝度と赤外光画像信号の輝度とを比較し、比較した結果を示す信号を、マイコン１９へ供給する。
【０１１４】
次に、マイコン１９は、輝度比較部６から供給された信号に基づいてスイッチ１０を切り替え、可視光画像信号と赤外光画像信号とのうち輝度が高い方の画像信号を、信号分離部５２から動き検出部８へ供給する。
【０１１５】
次に、動き検出部８は、信号分離部５２から供給された画像信号の輝度信号を抽出するとともに、当該画像信号よりも１フレーム前の画像信号の輝度を動き検出メモリ９から読み出して、輝度の変化量を検出し、変化量が所定の量以上であったときには、動き検出信号を生成して警報部１１へ供給する。また、動き検出メモリ９は、抽出した輝度信号を記録する。
【０１１６】
そして、警報部１１は、動き検出部８から動き検出信号が供給されたときには、警告音を鳴らす。また、動き検出部８から供給された動き検出信号を、マイコン１９へ供給する。
【０１１７】
以上説明したように、監視用撮像装置５０は、ＨＤＴＶ方式のカメラ５１を備えている。カメラ５１は、撮像素子６２を備えており、撮像素子６２は、ＳＤＴＶ方式の撮像素子２４の２倍以上のラインを備えている。したがって、画像信号処理部３６には、奇数ラインの画像信号と偶数ラインの画像信号とが、ＳＤＴＶ方式の２倍以上供給される。したがって、画像信号処理部３６は、ＳＤＴＶ方式の２倍の画像信号を利用して可視光画像生成処理と、赤外光画像生成処理とを行うことができるため、奇数ラインの画像信号から偶数ラインの画像信号を生成するＯｄｄ処理を行う必要性や、赤外光に基づいた１フレーム分の画像を生成するために、偶数ラインの画像信号から奇数ラインの画像信号を生成するＥｖｅｎ処理を行う必要がなくなる。
【０１１８】
したがって、監視用撮像装置５０では、モニタ１８に表示される可視光に基づいた画像や、赤外光に基づいた画像の解像度が良好なものとなる。
【０１１９】
なお、本発明を適用した監視用撮像装置５０は、撮像素子６２のライン数を倍とするとともに、モニタ１８をＨＤＴＶ方式に対応したものとし、さらに画像信号処理部３６をＨＤＴＶ方式の画像を生成するものとしても良い。以上説明した構成とすることにより、モニタ１８には、ＨＤＴＶ方式の画像が表示される。
【０１２０】
第４の実施の形態
つぎに、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【０１２１】
なお、以下の説明では、第１の実施の形態の監視用撮像装置１及び第２の実施の形態の監視用撮像装置３０と同等な構成、部位、機能についての説明を省略するとともに、図面において同じ符号を付するものとする。
【０１２２】
図１２に示すように、監視用撮像装置８０は、被写体を撮像して電気信号を出力するカメラ８１と、カメラ８１から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換部８２及び第２のＡ／Ｄ変換部８３と、カメラ８１から出力された複数の電気信号のうち１つを第１のＡ／Ｄ変換部８２へ供給する第１の入力選択スイッチ８４と、カメラ８１から出力された複数の電気信号のうち１つを第２のＡ／Ｄ変換部８３へ供給する第２の入力選択スイッチ８５と、警報部１１や輝度比較部３７などから供給された信号に基づいて各部を制御するマイコン８７とを備える。
【０１２３】
カメラ８１は、図１３に示すように、被写体の反射光を３つの光ビームに分割するプリズム９１と、プリズム９１によって分割された３つの光ビームのうち１つを受光して電気信号を出力する第１の撮像素子９２と、プリズム９１によって分割された３つの光ビームのうち他の１つを受光して電気信号を出力する第２の撮像素子９３と、プリズム９１によって分割された３つの光ビームのうち更に他の１つを受光して電気信号を出力する第３の撮像素子９４とを備える。
【０１２４】
第１の撮像素子９２は、レンズアレイ２１と、近赤外光を透過するフィルタ及び赤色光を透過するフィルタによって構成されたフィルタアレイ９５と、ＣＣＤ２３とを備える。
【０１２５】
フィルタアレイ９５は、図１４（Ａ）に示すように、赤色光を透過するフィルタＲと近赤外光を透過するフィルタＮＩＲとが１ライン毎に交互に配列されたものである。本実施の形態では、図中Ｏで示す奇数ラインに赤色光を透過するフィルタＲが配列され、図中Ｅで示す偶数ラインに近赤外光を透過するフィルタＮＩＲが配列されている。
【０１２６】
すなわち、第１の撮像素子９２は、カメラ８１が被写体を１回撮像すると、赤色光が変換された電気信号（以下、赤色光電気信号という。）と、近赤外光が変換された電気信号（以下、近赤外光電気信号という。）とを出力する。第１の撮像素子９２が出力する電気信号は、奇数ラインの電気信号が赤色光電気信号とされ、偶数ラインの電気信号が近赤外光電気信号とされる。また、第１の撮像素子９２は、ＳＤＴＶ方式のインターリーブ方式で電気信号を出力する。すなわち、第１の撮像素子９２は、奇数ラインの電気信号を全て出力した後に、偶数ラインの電気信号全て出力することで、１フレーム分の電気信号を出力する。したがって、第１の撮像素子９２は、赤色光電気信号を全て出力した後に、近赤外光電気信号を全て出力することで、１フレーム分の電気信号を出力する。
【０１２７】
また、第２の撮像素子９３は、レンズアレイ２１と、緑色光を透過するフィルタ及び遠赤外光を透過するフィルタによって構成されたフィルタアレイ９７と、ＣＣＤ２３とを備える。
【０１２８】
フィルタアレイ９７は、図１４（Ｂ）に示すように、緑色光を透過するフィルタＧと遠赤外光ＦＩＲを透過するフィルタとが１ライン毎に交互に配列されたものである。本実施の形態では、図中Ｏで示す奇数ラインに緑色光Ｇを透過するフィルタが配列され、図中Ｅで示す偶数ラインに遠赤外光ＦＩＲを透過するフィルタが配列されている。
【０１２９】
すなわち、第２の撮像素子９３は、カメラ８１が被写体を１回撮像すると、緑色光が変換された電気信号（以下、緑色光電気信号という。）と、遠赤外光が変換された電気信号（以下、遠赤外光電気信号という。）とを出力する。第２の撮像素子９３が出力した電気信号は、奇数ラインの電気信号が緑色光電気信号とされ、偶数ラインの電気信号が遠赤外光電気信号とされる。また、第２の撮像素子９３は、ＳＤＴＶ方式のインターリーブ方式で電気信号を出力する。したがって、第２の撮像素子９３は、緑色光電気信号を全て出力した後に、遠赤外光電気信号を全て出力することで、１フレーム分の電気信号を出力する。
【０１３０】
さらに、第３の撮像素子９４は、レンズアレイ２１と、青色光を透過するフィルタ及び紫外光を透過するフィルタによって構成されたフィルタアレイ９９と、ＣＣＤ２３とを備える。
【０１３１】
フィルタアレイ９９は、図１４（Ｃ）に示すように、青色光を透過するフィルタＢと紫外光ＵＶを透過するフィルタとが１ライン毎に交互に配列されたものである。本実施の形態では、図中Ｏで示す奇数ラインに青色光を透過するフィルタＢが配列され、図中Ｅで示す偶数ラインに紫外光ＵＶを透過するフィルタが配列される。
【０１３２】
すなわち、第３の撮像素子９４は、カメラ８１が被写体を１回撮像すると、青色光が変換された電気信号（以下、青色光信号という。）と、紫外光に基づいた電気信号（以下、紫外光電気信号という。）とを出力することができる。第２の撮像素子９４が出力した電気信号は、奇数ラインの電気信号が青色光電気信号とされ、偶数ラインの電気信号が紫外光電気信号とされる。また、第３の撮像素子９４は、ＳＤＴＶ方式のインターリーブ方式で電気信号を出力する。したがって、第３の撮像素子９４は、青色光電気信号を全て出力した後に、紫外光電気信号を全て出力することで、１フレーム分の電気信号を出力する。
【０１３３】
カメラ８１は、赤色光電気信号と、緑色光電気信号と、青色光電気信号とを合成して、図１５（Ａ）に示すような可視光電気信号を生成して出力する。また、カメラ８１は、図１５（Ｂ）に示すような近赤外光電気信号と、図１５（Ｃ）に示すような遠赤外光電気信号と、図１５（Ｄ）に示すような紫外光電気信号とを出力する。カメラ８１が出力した可視光電気信号と、近赤外光電気信号と、遠赤外光電気信号と、紫外光電気信号とは、第１の入力選択スイッチ８４及び第２の入力選択スイッチ８５へ供給される。
【０１３４】
第１の入力選択スイッチ８４は、マイコン８７からの指示に応じてカメラ８１と第１のＡ／Ｄ変換部８２との接続を変更し、可視光電気信号、近赤外光電気信号、遠赤外光電気信号、及び紫外光電気信号のうち１つを、第１のＡ／Ｄ変換部８２へ供給する。
【０１３５】
第２の入力選択スイッチ８５は、マイコン８７からの指示に応じてカメラ８１と第２のＡ／Ｄ変換部８３との接続を変更し、可視光電気信号、近赤外光電気信号、遠赤外光電気信号、及び紫外光電気信号のうち１つを、第２のＡ／Ｄ変換部８３へ供給する。
【０１３６】
第１のＡ／Ｄ変換部８２は、第１の入力選択スイッチ８４を介してカメラ８１から供給された電気信号をＡ／Ｄ変換して、デジタルの画像信号として出力する。
【０１３７】
第２のＡ／Ｄ変換部８３は、第２の入力選択スイッチ８５を介してカメラ８１から供給された電気信号をＡ／Ｄ変換して、デジタルの画像信号として出力する。
【０１３８】
マイコン８７は、警報部１１や輝度比較部６などから供給された信号に基づいて各部を制御する。例えば、マイコン８７は、輝度比較部６から供給された信号に基づいてスイッチ３５を制御して第１のＡ／Ｄ変換部８２及び第２のＡ／Ｄ変換部８３と動き検出部８との接続を切り替える。また、マイコン８７は、警報部１１から供給された動き検出信号に基づいて画像信号メモリ１３を制御し、第１のＡ／Ｄ変換部８２及び第２のＡ／Ｄ変換部８３から供給される画像信号のプリアラーム記録やタイムラプス記録を開始させる。さらに、マイコン８７は、画像信号処理部１５を制御することによって、モニタ１８に表示される画像を制御する。さらにまた、マイコン８７は、ユーザからの指定などに応じて、第１の入力選択スイッチ８４を切り替えて第１のＡ／Ｄ変換部８２へ供給される画像信号を選択し、第２の入力選択スイッチ８５を切り替えて第２のＡ／Ｄ変換部８３へ供給される画像信号を選択する。
【０１３９】
つぎに、監視用撮像装置８０の動作について説明する。
【０１４０】
先ず、カメラ８１において、プリズム９１が入射した光ビームを３分割する。分割された光ビームは、それそれ、第１の撮像素子９２〜第３の撮像素子９４に備えられた各レンズアレイ２１を透過する。
【０１４１】
第１の撮像素子９２では、奇数ラインに位置するフィルタアレイ９５は、レンズアレイ２１を透過した光のうち赤色光を透過し、偶数ラインに位置するフィルタアレイ９５は、レンズアレイ２１を透過した光のうち近赤外光を透過する。そして、ＣＣＤ２３は赤色光を赤色光電気信号に変換するとともに、近赤外光を近赤外光電気信号に変換し、出力する。
【０１４２】
また、第２の撮像素子９３では、奇数ラインに位置するフィルタアレイ９７が、レンズアレイ２１を透過した光のうち緑色光を透過し、偶数ラインに位置するフィルタアレイ９７が、レンズアレイ２１を透過した光のうち遠赤外光を透過する。そして、ＣＣＤ２３が、緑色光を緑色光電気信号に変換するとともに、遠赤外光を遠赤外光電気信号に変換し、出力する。
【０１４３】
さらに、第３の撮像素子９４では、奇数ラインに位置するフィルタアレイ９９がレンズアレイ２１を透過した光のうち青色光を透過し、偶数ラインに位置するフィルタアレイ９９がレンズアレイ２１を透過した光のうち紫外光を透過する。そして、ＣＣＤ２３が青色光を青色光電気信号に変換するとともに、紫外光を紫外光電気信号に変換し、出力する。
【０１４４】
次に、カメラ８１は、赤色光電気信号、緑色光電気信号、及び青色光電気信号から、図１５（Ａ）に示すような、可視光電気信号を生成する。そして、カメラ８１は、図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）に示すような、可視光電気信号と、近赤外光電気信号と、遠赤外光電気信号と、紫外光電気信号とを、別々に出力する。
【０１４５】
また、マイコン８７の制御に応じて、第１の入力選択スイッチ８４及び第２の入力選択スイッチ８５が切り替えられる。
【０１４６】
次に、カメラ８１から第１の入力選択スイッチ８４を介して第１のＡ／Ｄ変換部８２へ所定の電気信号が供給される。また、カメラ８１から第２の入力選択スイッチ８５を介して第２のＡ／Ｄ変換部８３へ、所定の電気信号が供給される。さらに、カメラ８１から同期信号生成部３へ、可視光電気信号が供給される。
【０１４７】
次に、同期信号生成部３は、カメラ８１から供給された可視光電気信号から垂直同期信号と水平同期信号とを生成し、各部へ供給する。
【０１４８】
そして、第１のＡ／Ｄ変換部８２及び第２のＡ／Ｄ変換部８３は供給された電気信号をＡ／Ｄ変換して画像信号とし、輝度比較部６、画像信号メモリ１３、画像信号処理部１５に供給する。
【０１４９】
次に、画像信号メモリ１３は、第１のＡ／Ｄ変換部８２から供給された画像信号と、第２のＡ／Ｄ変換部８３から供給された画像信号とを記録する。
【０１５０】
また、画像信号処理部１５は、Ｏｄｄ処理を行うことにより、第１のＡ／Ｄ変換部８２によってＡ／Ｄ変換された画像信号に基づいた画像を得るとともに、Ｅｖｅｎ処理を行うことにより、第２のＡ／Ｄ変換部８３によってＡ／Ｄ変換された画像信号に基づいた画像を得る。
【０１５１】
そして、画像信号処理部１５は、マルチ画像処理によりマルチ画像を生成し、Ｄ／Ａ変換部１７へ供給する。
【０１５２】
次に、Ｄ／Ａ変換部１７は、画像信号処理部１５から供給されたマルチ画像をＤ／Ａ変換してアナログのマルチ画像信号とし、モニタ１８へ供給する。モニタ１８は、Ｄ／Ａ変換部１７から供給されたマルチ画像を表示する。
【０１５３】
さらに、輝度比較部６は、第１のＡ／Ｄ変換部８２から供給された画像信号の輝度と第２のＡ／Ｄ変換部８３から供給された画像信号の輝度とを比較し、比較した結果を示す信号を、マイコン８７へ供給する。
【０１５４】
次に、マイコン８７は、輝度比較部６から供給された信号に基づいてスイッチ３５を切り替え、第１のＡ／Ｄ変換部８２から出力された画像信号と第２のＡ／Ｄ変換部８３から供給された画像信号とのうち輝度が高い方を、動き検出部８へ供給する。
【０１５５】
次に、動き検出部８は、第１のＡ／Ｄ変換部８２又は第２のＡ／Ｄ変換部８３からスイッチ３５を介して供給された画像信号の輝度の変化量を算出し、変化量が所定の量以上であったときには、動き検出信号を生成して、警報部１１へ供給する。また、検出メモリ９は、検出した輝度を記録する。
【０１５６】
そして、警報部１１は、動き検出部８から動き検出信号が供給されたときには、警告音を鳴らす。また、動き検出部８から供給された動き検出信号を、マイコン８７へ供給する。
【０１５７】
なお、カメラ８１は、ＳＤＴＶ方式、ＨＤＴＶ方式のいずれでも良い。カメラ８１がＨＤＴＶ方式のときには、モニタ１８の代わりに、ＨＤＴＶ方式のモニタを備えても良い。
【０１５８】
【発明の効果】
本発明に係る撮像装置によれば、画像信号生成手段が、撮像手段によって出力された異なる波長域の光を変換した電気信号を、それぞれ画像信号に変換する。そして、画像生成手段が、画像信号生成手段が生成した各画像信号から画像を生成する。
【０１５９】
したがって、本発明に係る撮像装置によれば、所望の波長域の光に基づいた画像をモニタ上に表示することが可能となる。
【０１６０】
また、本発明に係る撮像装置及び動き検出方法によれば、異なる波長域の光に基づいた電気信号から画像信号を生成し、生成した画像信号のうち最も輝度が高い画像信号における輝度の変化量を検出して、動き検出を行うことが可能となる。
【０１６１】
したがって、本発明に係る撮像装置及び動き検出方法によれば、撮像されているエリアの明るさに拘わらず、撮像されているエリア内における移動体の動きを、精度良く検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した監視用撮像装置を示すブロック図である。
【図２】同監視用撮像装置に備えられる撮像素子を構成するレンズアレイ、フィルタアレイ、ＣＣＤの斜視図である。
【図３】同監視用撮像装置に備えられる撮像素子を構成するフィルタアレイの平面図である。
【図４】同監視用撮像装置に備えられるカメラから出力される電気信号を示す模式図である。
【図５】本発明を適用した他の監視用撮像装置を示すブロック図である。
【図６】同監視用撮像装置に備えられる撮像素子を構成するレンズアレイ、フィルタアレイ、ＣＣＤの斜視図である。
【図７】同監視用撮像装置に備えられる撮像素子を構成するフィルタアレイの平面図である。
【図８】同監視用撮像装置に備えられるカメラから出力される電気信号を示す模式図であり、（Ａ）が可視光電気信号を示しており、（Ｂ）が赤外光電気信号を示している。
【図９】本発明を適用した更に他の監視用撮像装置を示すブロック図である。
【図１０】同監視用撮像装置に備えられるカメラから出力される電気信号を示す模式図である。
【図１１】同監視用撮像装置に備えられるカメラからプログレッシブ方式で電気信号が出力されるときに、カメラから出力される電気信号を示す模式図である。
【図１２】本発明を適用した更に他の監視用撮像装置を示すブロック図である。
【図１３】同監視用撮像装置に備えられるカメラを示す模式図である。
【図１４】同カメラに備えられる第１〜第３の撮像素子に備えられた各フィルタアレイの平面図である。
【図１５】同監視用撮像装置に備えられるカメラから出力される電気信号を示す模式図であり、（Ａ）が可視光電気信号を示しており、（Ｂ）が近赤外光電気信号を示しており、（Ｃ）が遠赤外光電気信号を示しており、（Ｄ）が紫外光電気信号を示している。
【符号の説明】
１，３０，５０，８０  撮像装置、２，３１，５１，８１  カメラ、３  同期信号生成部、４  Ａ／Ｄ変換部、５，５２  信号分離部、６  輝度比較部、７  輝度メモリ、８  動き検出部、９  動き検出メモリ  １０，３５  スイッチ、１１  警報部、１３  画像信号メモリ、１５，３６  画像信号処理部、１６  処理用メモリ、１７  Ｄ／Ａ変換部、１８  モニタ、１９，８７  マイコン、２１，４１  レンズアレイ、２２，４２，９５，９７，９９  フィルタアレイ、２３，４３，６１  ＣＣＤ、２４，４４，６２  撮像素子、３２，８４  第１のＡ／Ｄ変換部、３３，８５  第２のＡ／Ｄ変換部、５３  第１の分離メモリ、５４  第２の分離メモリ、８２  第１の入力選択スイッチ、８３  第２の入力選択スイッチ、９１  プリズム、９２  第１のＣＣＤ、９３  第２のＣＣＤ、９４  第３のＣＣＤ、
【図１】
2004186792.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年1月10日(2003.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像素子に関し、特に監視などの目的で使用される撮像装置に適用して好適な撮像素子に関する。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像素子は、第１の波長域の光を透過するフィルタが奇数ラインに並べられており、第２の波長域の光を透過するフィルタが偶数ラインに並べられている１つのフィルタアレイと、上記フィルタアレイを透過した光をそれぞれ電気信号に変換して、出力する１つの光電変換手段とを備えることを特徴とする。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５８】
【発明の効果】
本発明に係る撮像素子は、第１の波長域の光を透過するフィルタが奇数ラインに並べられており、第２の波長域の光を透過するフィルタが偶数ラインに並べられている１つのフィルタアレイと、上記フィルタアレイを透過した光をそれぞれ電気信号に変換して出力する光電変換手段とを備える。したがって、本発明に係る撮像素子は、被写体を１回撮像すると、第１の波長域の光が変換された電気信号と第２の波長域の光が変換された電気信号とを出力する。すなわち、本発明に係る撮像素子は、被写体を１回撮像すると、２種類の波長域の画像信号を出力することが可能となる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５９】
本発明に係る撮像素子を使用した撮像装置は、画像信号生成手段が、撮像手段によって出力された異なる波長域の光を変換した電気信号を、それぞれ画像信号に変換する。そして、画像生成手段が、画像信号生成手段が生成した各画像信号から画像を生成する。したがって、本発明に係る撮像素子を使用することで、撮像装置は、所望の波長域の光に基づいた画像をモニタ上に表示することが可能となる。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６０】
また、本発明に係る撮像素子を使用した撮像装置によれば、異なる波長域の光に基づいた電気信号から画像信号を生成し、生成した画像信号のうち最も輝度が高い画像信号における輝度の変化量を検出して、動き検出を行うことが可能となる。したがって、本発明に係る撮像素子を使用することで、撮像装置は、撮像されているエリアの明るさに拘わらず、撮像されているエリア内における移動体の動きを、精度良く検出することが可能となる。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６１
【補正方法】削除
【補正の内容】