(57)【要約】【課題】互いに異なる波長帯に係る複数の画像のそれぞれを適切に取得できる技術を提供する。【解決手段】撮像装置１は、人物の計数を行なうために赤外光に係る画像を取得するための計数モードと、人物の様子を把握するための可視光に係る画像を取得するための監視モードとを動作モードとして有している。固体撮像素子であるＣＣＤ４２は、印加される基板電圧値が低くなるほど、より長い波長帯の光を画像信号に利用する特性がある。撮像装置１では、ＣＣＤ４２に印加する基板電圧値として、計数モードでは比較的低い値が、監視モードでは比較的高い値がそれぞれ設定される。これにより、ＣＣＤ４２の分光感度特性が、各動作モードの対象波長帯に適したものに調整されるため、各動作モードにおいて対象波長帯に係る画像をそれぞれ適切に取得できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の特定波長帯に係る画像を取得するための動作モードとして、対象波長帯が互いに異なる複数の動作モードを備える撮像装置であって、
前記入射光を受光して画像を取得する撮像素子と、
前記撮像素子の分光感度特性を、前記動作モードに応じて変更する特性変更手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記複数の動作モードは、
前記対象波長帯が非可視波長帯である第１モードと、
前記対象波長帯が可視波長帯である第２モードと、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記特性変更手段は、前記撮像素子への供給電圧値を変更することで前記分光感度特性を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置において、
前記供給電圧値は、基板電圧値を含み、
前記特性変更手段は、前記第１モードにおける前記基板電圧値を前記第２モードと比較して低くすることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の撮像装置において、
前記入射光の光路上に配置することができる少なくとも１つのフィルタと、
前記光路上における前記少なくとも１つのフィルタの配置状態を、前記動作モードに応じて切り替える切替手段と、
をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記少なくとも１つのフィルタは、赤外光のみを透過する第１フィルタを含み、
前記第１モードにおいて前記切替手段は、前記第１フィルタを前記光路上に配置することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の撮像装置において、
前記少なくとも１つのフィルタは、可視光を透過し、かつ、赤外光を遮断する第２フィルタを含み、
前記第２モードにおいて前記切替手段は、前記第２フィルタを前記光路上に配置することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項４または６に記載の撮像装置において、
前記第１モードにおいて、被写体に対して赤外光を照射する投光手段、
をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
撮像システムであって、
請求項１ないし８のいずれかに記載の撮像装置と、
前記撮像装置で取得された画像に依存する情報を表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の撮像技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーマーケットやコンビニエンスストアのような店舗においては防犯を目的として、店舗内を巡回あるいは固定的に撮影して、店舗内の様子を示す観察用の画像を取得する撮像装置（監視カメラ）を備えた「観察用の撮像システム」が従来より配置されている。
【０００３】
また、このような店舗では、マーケティングリサーチの一環として、店舗内の各通路における顧客の移動量を得ることが要求される。このため近年では、通路の幅方向にスリット光を照射して、そのスリット光の照射位置の近傍を撮像装置で撮影して得られる画像に基づいて人物の通過数を計数するなどの「計数用の撮像システム」が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。一般に、このような計数用の撮像システムでは人物に計数されていることを意識させないように、スリット光として赤外光などの非可視光が採用される。
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５０５００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような計数用及び観察用の２種類の撮像システムを実際の店舗に導入した場合、設置スペースの狭小化、及び、導入コストの増大などの問題が生じる。この問題を解決するために、一の撮像システムが備える撮像装置に計数用画像及び観察用画像の双方を取得させることにより、その撮像システムを計数用及び観察用の双方の用途に兼用することが考えられる。
【０００６】
ところで、計数用画像としては、主として入射光の非可視波長帯の強度を示す画像であることが要求される一方、観察用画像としては、主として入射光の可視波長帯の強度を示す画像であることが要求される。したがって、一の撮像システムを計数用及び観察用の双方の用途に兼用するためには、互いに異なる波長帯に係る２種類の画像を撮像装置が取得する必要がある。
【０００７】
しかしながら、撮像装置の撮像特性を計数用画像及び観察用画像の双方を取得可能なものにすると、実際に取得される計数用画像及び観察用画像は双方ともに不明瞭となる。その結果、計数用画像が不明瞭になることによる計数精度の低下や、観察用画像が不明瞭になることによる被写体像の把握の困難など、種々の問題が生じることとなる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、互いに異なる波長帯に係る複数の画像のそれぞれを適切に取得できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、入射光の特定波長帯に係る画像を取得するための動作モードとして、対象波長帯が互いに異なる複数の動作モードを備える撮像装置であって、前記入射光を受光して画像を取得する撮像素子と、前記撮像素子の分光感度特性を、前記動作モードに応じて変更する特性変更手段と、を備えている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記複数の動作モードは、前記対象波長帯が非可視波長帯である第１モードと、前記対象波長帯が可視波長帯である第２モードと、を含む。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の撮像装置において、前記特性変更手段は、前記撮像素子への供給電圧値を変更することで前記分光感度特性を変更する。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の撮像装置において、前記供給電圧値は、基板電圧値を含み、前記特性変更手段は、前記第１モードにおける前記基板電圧値を前記第２モードと比較して低くする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の撮像装置において、前記入射光の光路上に配置することができる少なくとも１つのフィルタと、前記光路上における前記少なくとも１つのフィルタの配置状態を、前記動作モードに応じて切り替える切替手段と、をさらに備えている。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記少なくとも１つのフィルタは、赤外光のみを透過する第１フィルタを含み、前記第１モードにおいて前記切替手段は、前記第１フィルタを前記光路上に配置する。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項５または６に記載の撮像装置において、前記少なくとも１つのフィルタは、可視光を透過し、かつ、赤外光を遮断する第２フィルタを含み、前記第２モードにおいて前記切替手段は、前記第２フィルタを前記光路上に配置する。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項４または６に記載の撮像装置において、前記第１モードにおいて、被写体に対して赤外光を照射する投光手段、をさらに備えている。
【００１７】
また、請求項９の発明は、撮像システムであって、請求項１ないし８のいずれかに記載の撮像装置と、前記撮像装置で取得された画像に依存する情報を表示する表示装置と、を備えている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１ないし９の発明によれば、撮像素子の分光感度特性が動作モードに応じたものに変更されるため、各動作モードにおいて対象波長帯に係る画像をそれぞれ適切に取得できる。
【００１９】
また、特に請求項２の発明によれば、可視波長帯に係る画像、及び、非可視波長帯に係る画像の双方を適切に取得できる。
【００２０】
また、特に請求項３の発明によれば、分光感度特性を容易に変更できる。
【００２１】
また、特に請求項４の発明によれば、基板電圧値を低くすると撮像素子の赤外光への感度が上昇するため、第１モードにおいて赤外波長帯に係る画像を適切に取得できる。
【００２２】
また、特に請求項５の発明によれば、動作モードに応じて少なくとも１つのフィルタの配置状態を切り替えるため、各動作モードにおいて対象波長帯に係る画像をさらに適切に取得できる。
【００２３】
また、特に請求項６の発明によれば、赤外光のみを透過する第１フィルタが光路上に配置されるため、第１モードにおいて赤外波長帯に係る画像を可視光に影響されず適切に取得できる。
【００２４】
また、特に請求項７の発明によれば、赤外光を遮断するフィルタが光路上に配置されるため、第２モードにおいて可視波長帯に係る画像を赤外光に影響されず適切に取得できる。
【００２５】
また、特に請求項８の発明によれば、赤外光に照射された被写体の画像を容易に取得できる。
【００２６】
また、特に請求項９の発明によれば、撮像装置で取得された画像に依存する情報を確認できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。なお、以下においては、スーパーマーケットやコンビニエンスストアのような店舗に配置される撮像システムを一例として説明する。
【００２８】
＜１．撮像システムの構成＞
図１は、本実施の形態に係る撮像システム１００の概略構成を示す斜視図である。図に示すように、撮像システム１００は、店舗内の通路９の天井に配置されて店舗内を撮影する撮像装置１と、各種の情報を表示するための表示装置として機能する監視装置８とを備えている。撮像装置１と監視装置８とは、ＬＡＮケーブルなどの伝送ケーブル８ｃを介して接続され、装置相互間でデータ通信を行なうことが可能とされている。なお、図１では、撮像装置１は１台のみ図示されているが、複数の撮像装置１が撮像システム１００に含まれていてもよい。
【００２９】
以下の説明においては、方向及び向きを示す際に、適宜、図に示すＸＹＺ３次元直交座標系を用いる。これらＸＹＺ軸は、通路９に対して相対的に固定され、Ｘ軸方向は通路９における被計数体となる人物の進行方向であり、Ｙ軸方向は通路９の幅方向（人物の進行方向に対して直交する方向）であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
【００３０】
監視装置８は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク及びディスプレイ等を備えたＰＣなどの一般的なコンピュータで構成される。監視装置８は、通路９から離れた監視室などに配置されている。撮像装置１にて取得された画像に依存する情報は、伝送ケーブル８ｃを介して伝送され、監視装置８に表示される。なお、撮像装置１から監視装置８へのデータの伝送方式は有線方式に限定されず、無線方式であってもよい。
【００３１】
撮像装置１は、店舗内を撮影して画像を取得する装置であり、その動作モードとして、通路９における人物を検出してその通過数を計数するための画像（以下、「計数用画像」という。）を取得する計数モードと、店舗内の様子を把握のために被写体像を観察するための画像（以下、「観察用画像」という。）を取得する監視モードと、を備えている。
【００３２】
計数モードでは、通路９の幅方向（Ｙ軸方向）に沿い、かつ、通路９の幅と同一長さの線分である２本のライン９１ａ，９１ｂが通路９の床面に仮想的に設定される。そして、これらの２本のライン９１ａ，９１ｂを通過する人物の数が、通路９における人物の通過数として計数される。以下、Ｘ軸−側のライン９１ａを「第１監視ライン」９１ａといい、Ｘ軸＋側のライン９１ｂを「第２監視ライン」９１ｂという。これらのライン９１ａ，９１ｂは、あくまで仮想的に設定されるラインであり、実際に視認可能なラインがその位置に存在しているわけではない。
【００３３】
計数モードにおいて撮像装置１は、２本の監視ライン９１ａ，９１ｂをそれぞれ照射対象として、長軸及び短軸を有する細長い光である２本のスリット光（第１スリット光Ｌａ，第２スリット光Ｌｂ）を照射する。スリット光Ｌａ，Ｌｂとしては、被計数体としての人物に計数処理を意識させないように、非可視光、より具体的には波長が約８３０ｎｍの赤外光が採用されている。そして、撮像装置１は、これら２本の監視ライン９１ａ，９１ｂを含む通路９の通路上の所定の領域９３を撮影して計数用画像を取得し、この計数用画像中に輝線として表われるスリット光の像に基づいて、通路９における人物を検出してその通過数を計数する。計数結果は、監視装置８に送信されて監視装置８のディスプレイに表示される。
【００３４】
計数モードではこのように、赤外光であるスリット光の像を示す計数用画像が取得される。このため、計数モードは、撮像装置１への入射光の赤外波長帯（非可視波長帯）に係る画像を取得するための動作モード、あるいは、対象波長帯を赤外波長帯（非可視波長帯）とする動作モードであるともいえる。
【００３５】
一方、監視モードにおいて撮像装置１は、自装置の配置位置の周囲一帯を撮影対象とし、所定の時間周期で観察用画像を取得し、その観察用画像を監視装置８に送信する。送信された観察用画像は、監視装置８のディスプレイに表示される。撮像システム１００を扱うユーザは、このような観察用画像をリアルタイムで、あるいは、事後的に確認することで店舗内の様子を視覚的に把握できる。
【００３６】
監視モードではこのように、被写体像を人間が観察するための観察用画像が取得される。このため、監視モードは、撮像装置１への入射光の可視波長帯に係る画像を取得するための動作モード、あるいは、対象波長帯を可視波長帯とする動作モードであるともいえる。
【００３７】
＜２．撮像装置の構成＞
次に、撮像装置１の構成について説明する。図２及び図３は、撮像装置１の外観構成を示す図である。図２は撮像装置１を下面（Ｚ軸−側）から見た図であり、図３は撮像装置１を正面（Ｙ軸−側）から見た図である。
【００３８】
これらの図に示すように、撮像装置１は主として、撮影して画像を取得する撮像部４、及び、スリット光Ｌａ，Ｌｂを照射する２つの投光部３ａ，３ｂを備えている。また、撮像装置１の正面側には伝送ケーブル８ｃを接続するための通信端子２４が配置されている（図３参照）。
【００３９】
撮像部４は、撮影を行って二次元の画像を取得するものであり、撮像装置１の略中央部においてハウジング１０から下方に突出して配置されている。図に示すように撮像部４は、入射光を結像する光学系となる撮影レンズ４１と、撮影レンズ４１に結像された光像を信号電荷に光電変換する固体撮像素子であるＣＣＤ４２とを備えている。また、撮像部４の下部には、撮像部４の損傷を防止するための半球状の保護カバー４０が設けられている。保護カバー４０は、撮影レンズ４１へ入射する入射光の分光特性を変化させないように、アクリル樹脂などの透明材料で構成される。
【００４０】
撮影レンズ４１は、ズーム機能を備えており、撮影倍率を変更することが可能とされている。また、パン機能及びチルト機能により、撮影レンズ４１の光軸をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することが可能とされている。
【００４１】
監視モードにおいては、パン機能、チルト機能及びズーム機能により、撮影レンズ４１の光軸が移動されるとともに、適宜、撮影レンズ４１の撮影倍率が変更される。これにより、時間経過に伴って撮影対象が順次変更されるようになっている。一方、計数モードにおいては、図１に示す領域９３のみを撮影するように、撮影レンズ４１の光軸は鉛直方向（Ｚ軸−向き）に向けられて固定されるとともに、撮影倍率も所定の倍率に固定される。
【００４２】
２つの投光部３ａ，３ｂは、撮像装置１のハウジング１０内部におけるＸ軸方向の両端部に配置されている。また、ハウジング１０下面のＸ軸方向両端部には、スリット光Ｌａ，Ｌｂをそれぞれ投光するための投光窓となる保護ガラス３０ａ，３０ｂが形成されている。投光部３ａ，３ｂはそれぞれ保護ガラス３０ａ，３０ｂから鉛直方向（Ｚ軸−向き）に向けて、スリット光Ｌａ，Ｌｂを投光する。２つのスリット光Ｌａ，Ｌｂの光軸の位置は、鉛直方向に向けられた撮影レンズ４１の光軸の位置に関して対称とされる。
【００４３】
図４は、撮像装置１の機能構成を模式的に示すブロック図である。図に示すように、撮像装置１は、上述した撮像部４及び投光部３ａ，３ｂとともに、撮像部４の制御の一部を担うサブコントロール部５と、装置全体を統括的に制御するメインコントロール部６とを備えている。
【００４４】
撮像部４は、撮影レンズ４１及びＣＣＤ４２とともに、フィルタユニット４９、信号処理回路４３、電圧供給回路４４、フィルタモータ４５、ズームモータ４６、パンモータ４７及びチルトモータ４８を備えている。
【００４５】
フィルタユニット４９は、撮影レンズ４１への入射光の光路ＯＰ上に配置され、互いに異なる分光透過特性を有する２種類のフィルタ（第１フィルタ４９ａ、及び、第２フィルタ４９ｂ）を有している。図５は、これらのフィルタ４９ａ，４９ｂの分光透過率を示す図であり、横軸は光の波長、縦軸は透過率を示している。第１フィルタ４９ａは、実線ｆ１で示すように、スリット光の波長である約８３０ｎｍ近傍の赤外光のみを透過する赤外用バンドパスフィルタとなっている。一方、第２フィルタ４９ｂは、一点鎖線ｆ２で示すように、可視光（約３８０〜約７８０ｎｍ）を透過し、赤外光（約７８０ｎｍ〜）を遮断する赤外カットフィルタとなっている。
【００４６】
図４に戻り、フィルタユニット４９は、フィルタモータ４５の駆動により、撮影レンズ４１への入射光の光路ＯＰに対して直交方向にスライドするようになっている。これにより、撮影レンズ４１への入射光の光路ＯＰ上には、フィルタ４９ａ，４９ｂのいずれか一方が配置されるようになっている。
【００４７】
信号処理回路４３は、ＣＤＳ回路、ＡＤＣ回路及びＡ／Ｄ変換器等を有しており、ＣＣＤ４２から出力される信号電荷に所定の処理を行なうとともに、アナログの信号電荷を例えば８ビットのデジタルの画像信号に変換する。変換された画像信号（以下、単に「画像」という。）は、メインコントロール部６に入力される。
【００４８】
電圧供給回路４４は、ＣＣＤ４２に対して基板電圧などの各種の電圧を供給するものであり、供給する電圧値を変更することでＣＣＤ４２の動作を制御する。
【００４９】
ズームモータ４６は撮影レンズ４１内のレンズ群を駆動して撮影倍率を変更するモータである。また、パンモータ４７は撮影レンズ４１の光軸をＸ軸方向に移動させるモータであり、チルトモータ４８は撮影レンズ４１の光軸をＹ軸方向に移動させるモータである。これらのモータにより、ズーム機能、パン機能及びチルト機能が実現される。
【００５０】
また、フィルタモータ４５、ズームモータ４６、パンモータ４７及びチルトモータ４８はそれぞれ、サブコントロール部５が備えるフィルタドライバ５５、ズームドライバ５６、パンドライバ５７及びチルトドライバ５８により駆動制御される。さらに、これらの各ドライバは、サブコントロール部５が備えるサブＣＰＵ５１によって制御される。
【００５１】
２つの投光部３ａ，３ｂは、同一構成となっており、赤外光の光源となるレーザ３２と、レーザ３２からの赤外光をスリット光に成形して保護ガラス３０ａ，３０ｂを介して外部へ投光する投影光学系３１と、レーザ３２の駆動を制御するレーザドライバ３３とを備えている。
【００５２】
メインコントロール部６は、マイクロコンピュータを備えて構成され、上述した撮像装置１の各部を統括制御する。具体的には、メインコントロール部６は、その本体部となるメインＣＰＵ６１と、撮像部４から出力された画像や各種データを記憶するＲＡＭ６２と、制御用プログラムを記憶するＲＯＭ６３と、通信端子２４を介して監視装置８等とデータ通信を行なう通信部６４と、計時機能を有するタイマ６５とを備えている。
【００５３】
図に示すように、上述した電圧供給回路４４、サブＣＰＵ５１、レーザドライバ３３、及び通信部６４は、メインＣＰＵ６１に電気的に接続され、メインＣＰＵ６１の制御下にて動作する。また、タイマ６５もメインＣＰＵ６１に電気的に接続され、計時結果はメインＣＰＵ６１に出力される。
【００５４】
メインコントロール部６では、ソフトウェア的に（すなわち、メインＣＰＵ６１が、ＲＯＭ６３に記憶された制御用プログラムに従ってＲＡＭ６２を作業領域として使用しつつ演算処理を行なうことにより）、撮像装置１を統括的に制御する機能を含む各種の機能が実現される。図において、画像処理部６１１、演算部６１２、モード切替部６１３及びモード制御部６１４は、ソフトウェア的に実現される機能を模式的に示している。
【００５５】
画像処理部６１１は、撮像部４から出力されてＲＡＭ６２に記憶された画像に対して所定の処理を行なう。演算部６１２は、画像処理部６１１に処理された計数用画像に基づいて、通路９における人物を検出しその通過数を計数する処理を行なう。モード切替部６１３は、動作モードを切り替えるための所定の切替条件が満足されたか否かを判定し、切替条件が満足されると動作モードを計数モードと監視モードとの間で切り替える。また、モード制御部６１４は、撮像装置１が動作モードに応じて動作するように各処理部に信号を与える。
【００５６】
＜３．固体撮像素子＞
次に、固体撮像素子であるＣＣＤ４２について説明する。ＣＣＤ４２は、入射光を受光して信号電荷を蓄積する受光部、並びに、信号電荷を転送出力する垂直転送部及び水平転送部等から構成されている。受光部は、二次元に配列された複数の画素を備えている。受光部の各画素に蓄積された信号電荷は読み出されて、一旦垂直転送部へ転送された後、水平画素列ごとに水平転送部に転送されて順次出力されるようになっている。
【００５７】
図６は、一の画素の断面構造を模式的に示す図である。図に示すように、シリコン等からなるＮ型の半導体基板７０の上面内には、Ｐウェル７１が形成されている。このＰウェル７１の上面内には、Ｎ-型の不純物導入領域であるＮ型拡散領域７２が形成されている。このＮ型拡散領域７２とＰウェル７１とのＰＮ接合によって一の画素に対応する一のフォトダイオードＰ１が構成される。
【００５８】
フォトダイオードＰ１は埋め込み型フォトダイオードとなっており、Ｎ型拡散領域７２の上部には、Ｐ+型の不純物拡散領域である表面シールド領域７３が形成されている。この表面シールド領域７３を設けることにより、フォトダイオードＰ１の界面に発生しやすい暗電流が抑制される。
【００５９】
フォトダイオードＰ１の右方には、Ｐ+型の不純物拡散領域７４を挟んで、電荷転送部Ｐ２が形成されている。電荷転送部Ｐ２においては、半導体基板７０の上面内にＮ型の埋込チャネル領域７５が形成され、半導体基板７０の上面上に絶縁膜７６を挟んでポリシリコン等で構成される転送電極７７が形成され、さらに上部に絶縁膜７６を挟んで遮光膜７８が形成されている。
【００６０】
また、半導体基板７０の下面には電極７９が設けられ、この電極７９に対して電圧供給回路４４から基板電圧が印加される。この基板電圧の値（基板電圧値）が変更されると、これに伴ってフォトダイオードＰ１の光電変換特性も変更される。
【００６１】
図７は、図６におけるVII−VII線に沿ったポテンシャルの変化を示しており、横軸は半導体基板７０の上面からの深さ、縦軸はポテンシャルを示している。また、図中において、実線Ｌ１は基板電圧値が比較的低いときのポテンシャルの変化を示しており、一点鎖線Ｌ２は基板電圧値が比較的高いときのポテンシャルの変化を示している。
【００６２】
図に示すようにポテンシャルは、ある深さｄ１，ｄ２においてピーク（ポテンシャルバリア）を形成する。フォトダイオードＰ１においては、このピークが形成される深さｄ１，ｄ２よりも浅い部分で生成された信号電荷は画像信号として転送される一方、ピークが形成される深さｄａ，ｄ２よりも深い部分で生成された信号電荷は半導体基板７０側に破棄されることとなる。そして、図に示すように、基板電圧値が低いほどピークが形成される深さは深くなることから（ｄ１＞ｄ２）、基板電圧値が低いほどより深い位置で生成された信号電荷が画像信号として利用されることとなる。
【００６３】
図８は、光に対するシリコンの吸収係数、及び、光のシリコンに対する貫通深さを示す図であり、横軸は光の波長を示している。図に示すように、比較的短い波長帯の光は、吸収係数が高いため、半導体基板７０の表面から比較的浅い位置で大部分がシリコンに吸収される。逆に、比較的長い波長帯の光は、吸収係数が低く、半導体基板７０の表面から比較的深い位置まで到達する。つまり、フォトダイオードＰ１の比較的深い位置で光電変化される光は波長が比較的長いものであり、フォトダイオードＰ１の比較的浅い位置で光電変化される光は波長が比較的短いものとなる。
【００６４】
したがって、図７及び図８から明らかなように、基板電圧値が変更されるとＣＣＤ４２の分光感度特性も変更され、基板電圧値が比較的低いほど比較的長い波長帯の光が画像信号として利用され、基板電圧値が高いほど比較的短い波長帯の光が画像信号として利用されることとなる。このように、ＣＣＤ４２の分光感度特性は、基板電圧値の調整により変更できるため、比較的容易に変更することが可能である。
【００６５】
＜４．処理＞
次に、撮像装置１の処理内容について説明する。図９は、撮像装置１の処理の基本的な流れを示す図である。以下、図９を参照して、撮像装置１の処理の基本的な流れを説明する。
【００６６】
撮像装置１が起動されると、まず、動作モードが、計数モード及び監視モードのいずれかの予め定められた動作モードに設定される（ステップＳ１１）。次に、設定された動作モードに応じた初期化を行なうモード初期化処理がなされる（ステップＳ１２）。
【００６７】
次に、動作モードが判定され（ステップＳ１３）、動作モードが計数モードの場合は、計数モード処理（ステップＳ１４）がなされる。この計数モード処理は、動作モードを切り替える切替条件が満足されるまで繰り返される。切替条件としては、例えば「人物の通過数が所定の基準値を超過」などの条件が採用される。そして、切替条件が満足された場合は（ステップＳ１５にてＹｅｓ）、モード切替部６１３により動作モードが監視モードに設定され（ステップＳ１６）、再度、ステップＳ１２のモード初期化処理がなされることとなる。
【００６８】
一方、動作モードが監視モードの場合は、監視モード処理（ステップＳ１７）がなされる。この監視モード処理も、動作モードを切り替える切替条件が満足されるまで継続される。切替条件としては、例えば「タイマ６５に計時される現在時刻が設定された時刻と一致」などの条件が採用される。そして、切替条件が満足された場合は（ステップＳ１８にてＹｅｓ）、モード切替部６１３により動作モードが計数モードに設定され（ステップＳ１９）、再度、ステップＳ１２のモード初期化処理がなされることとなる。
【００６９】
＜４−１．モード初期化処理＞
このように、撮像装置１においては、動作モードが適宜変更される。そして、動作モードに応じた動作を行なう前に、モード初期化処理（ステップＳ１２）がなされるようになっている。以下では、モード初期化処理の詳細について説明する。
【００７０】
図１０は、モード初期化処理の詳細な流れを示す図である。モード初期化処理においては最初に動作モードが判定され（ステップＳ２１）、以降、動作モードに応じた処理がなされるようになっている。
【００７１】
動作モードが計数モードの場合は、まず、撮影レンズ４１の光軸が鉛直方向（Ｚ軸−向き）に向けられて固定される（ステップＳ２２）。次に、投光部３ａ，３ｂそれぞれからのスリット光Ｌａ，Ｌｂの照射が開始される（ステップＳ２３）。
【００７２】
続いて、モード制御部６１４の制御により、サブＣＰＵ５１からフィルタドライバ５５に信号が送信されてフィルタモータ４５が駆動され、赤外用のバンドパスフィルタである第１フィルタ４９ａが、撮影レンズ４１への入射光の光路ＯＰ上に配置される。これにより、ＣＣＤ４２はスリット光と略同一波長の赤外光のみを受光する状態となり、計数モードで取得される計数用画像は赤外光の強度を示す画像となる（ステップＳ２４）。
【００７３】
続いて、モード制御部６１４の制御により、電圧供給回路４４に信号が送信され、電圧供給回路４４がＣＣＤ４２に印加する基板電圧値が、第１電圧値に設定される。この第１電圧は、後述する監視モードにおいて設定される第２電圧値と比較して低い値である。これにより、計数モードにおいては、比較的長い波長帯の光である赤外光が、画像信号に適切に利用されるように、ＣＣＤ４２の分光感度特性が調整されることとなる（ステップＳ２５）。
【００７４】
一方、動作モードが監視モードの場合は、まず、撮影レンズ４１の光軸の固定が解除される（ステップＳ２６）。次に、投光部３ａ，３ｂそれぞれからのスリット光Ｌａ，Ｌｂの照射が停止される（ステップＳ２７）。
【００７５】
続いて、モード制御部６１４の制御により、サブＣＰＵ５１からフィルタドライバ５５に信号が送信されてフィルタモータ４５が駆動され、赤外カットフィルタである第２フィルタ４９ｂが、撮影レンズ４１への入射光の光路ＯＰ上に配置される。これにより、ＣＣＤ４２は可視光を受光する状態となり、計数モードで取得される観察用画像は可視光の強度を示す画像となる（ステップＳ２８）。
【００７６】
続いて、モード制御部６１４の制御により、電圧供給回路４４に信号が送信され、電圧供給回路４４がＣＣＤ４２に印加する基板電圧値が、第２電圧値に設定される。この第２電圧は、第１電圧値と比較して高い値である。これにより、監視モードにおいては、赤外光と比較して短い波長帯の光である可視光が、画像信号に適切に利用されるように、ＣＣＤ４２の分光感度特性が調整されることとなる（ステップＳ２９）。
【００７７】
＜４−２．計数モード処理＞
次に、計数モード処理（図９：ステップＳ１４）の処理内容について説明する。図１１は、計数モード処理の流れを示す図である。前述したように、この計数モード処理は、切替条件が満足されるまで、例えば１／３０（ｓ）の時間周期で繰り返される。
【００７８】
まず、撮像部４により領域９３の撮影がなされる。撮影によって取得された計数用画像は、ＲＡＭ６２に格納される。計数用画像の各画素の値は、領域９３における赤外光の強度を示すことから、領域９３においてスリット光Ｌａ，Ｌｂが照射された位置に対応する画素の値は比較的高くなり、計数用画像中においてスリット光の像は輝線として表れる（ステップＳ３１）。
【００７９】
続いて、ＲＡＭ６２に格納された計数用画像が画像処理部６１１に処理され、スリット光Ｌａ，Ｌｂが照射されている位置を示す画像に変換される。すなわち、計数用画像の各画素の値が所定の閾値と比較され、値が所定の閾値以上の画素の値は「１」に変換され、値が所定の閾値未満の画素の値は「０」に変換される。これにより、計数用画像は、スリット光Ｌａ，Ｌｂが照射されている位置を「１」、スリット光Ｌａ，Ｌｂが照射されていない位置を「０」でそれぞれ示す二値の画像に変換される（ステップＳ３２）。
【００８０】
次に、二値とされた計数用画像に基づいて、演算部６１２によって、通路９における人物を検出し、その通過数を計数する人物計数処理がなされる（ステップＳ３３）。人物計数処理においては、直前に得られた計数用画像のみならず、過去に得られた計数用画像も参照される。
【００８１】
図１２ないし図１４は、二値とされた計数用画像の例を示している。以下、これらの図を参照して、人物計数処理について説明する。なお、計数用画像８０の横方向は、被写体におけるＹ軸方向（通路９の幅方向）に対応している。また、以下の説明では、計数用画像８０における方向及び向きを示す際には、被写体の座標系と同一のものを用いる。すなわち、図に示すように、計数用画像８０の縦方向をＸ軸方向とし、計数用画像８０の横方向をＹ軸方向とする。
【００８２】
図１２ないし図１４に示すように、計数用画像８０には、第１監視ライン９１ａに向けて照射された第１スリット光Ｌａを示す像（以下、「第１スリット光像」という。）８１ａ、及び、第２監視ライン９１ｂに向けて照射された第２スリット光Ｌｂを示す像（以下、「第２スリット光像」という。）８１ｂがそれぞれ輝線として含まれている。
【００８３】
通路９の監視ライン９１ａ，９１ｂ上に人物が存在しなければ、図１２に示すように、計数用画像８０中のスリット光像８１ａ，８１ｂは、監視ライン９１ａ，９１ｂに相当する位置（以下、「初期位置」という。）に沿った直線形状となる。一方、監視ライン９１ａ，９１ｂ上に人物が存在する場合は、人物によってスリット光が遮断されるため、図１３及び図１４に示すように、スリット光像８１ａ，８１ｂの形状が直線形状から変化する。すなわち、スリット光像８１ａ，８１ｂのうち人物が存在する位置に相当する部分は、初期位置よりも画像の端部側に現れる。図１３は、第１監視ライン９１ａ上に人物が存在しているときの計数用画像８０を示しており、図１４は、第２監視ライン９１ｂ上に人物が存在しているときの計数用画像８０を示している。人物計数処理においては、このようなスリット光像８１ａ，８１ｂの形状の変化に基づいて、人物の存在を検出することができるわけである。
【００８４】
また、人物計数処理においては、スリット光像８１ａ，８１ｂの形状が変化した順番によって、人物の進行方向（進行の向き）も求められる。例えば、図１３に示す計数用画像８０が取得された後、図１４に示す計数用画像８０が取得された場合は、人物が第１監視ライン９１ａを通過した後、第２監視ライン９１ｂを通過した場合であるため、人物の進行方向はＸ軸＋向きであると判定される。逆に、図１４に示す計数用画像８０が取得された後、図１３に示す計数用画像８０が取得された場合は、人物の進行方向はＸ軸−向きであると判定される。
【００８５】
人物計数処理においては、このようにして人物の存在及びその進行方向が検出され、検出された人物の数が、通路９における通過数として計数されることとなる。このような通過数は、人物の進行方向ごとに計数される（図１１：ステップＳ３３）。人物計数処理が完了すると、計数された通過数は監視装置８に送信され、監視装置８のディスプレイに表示される（ステップＳ３４）。
【００８６】
＜４−３．監視モード処理＞
次に、監視モード処理（図９：ステップＳ１７）の処理内容について説明する。監視モード処理においては、所定の時間周期で、店舗内の様子を示す可視波長帯に係る画像である監視用画像が取得される。取得された監視用画像はそのまま、監視装置８に送信され、監視装置８のディスプレイに表示される。監視用画像の撮影時においては、撮像装置１のパン機能、チルト機能及びズーム機能が駆使され、撮影レンズ４１の光軸が移動されるとともに、適宜、撮影レンズ４１の撮影倍率が変更される。これにより、時間経過に伴って撮影対象が順次変更されつつ撮影が行なわれるため、撮像装置１が配置される周辺一帯の様子を容易に把握できる監視用画像が取得されることとなる。
【００８７】
＜５．まとめ＞
以上、説明したように、本実施の形態の撮像システム１００においては、電圧供給回路４４からＣＣＤ４２に印加される基板電圧値が変更されることにより、ＣＣＤ４２の分光感度特性が動作モードに応じて変更される。すなわち、対象波長帯が赤外波長帯（非可視波長帯）である計数モードにおいては基板電圧値が比較的低い第１電圧値に設定され、その一方、対象波長帯が可視波長帯である監視モードにおいては基板電圧値が比較的高い第２電圧値に設定される。これにより、ＣＣＤ４２の分光感度特性が、各動作モードの対象波長帯に対応したものに調整されることとなり、各動作モードにおいて対象波長帯に係る画像をそれぞれ適切に取得できることとなる。
【００８８】
より具体的には、計数モードにおいては光の赤外波長帯に係る計数用画像を適切に取得でき、監視モードにおいては光の可視波長帯に係る計数用画像を適切に取得できる。その結果、計数モードにおいては人物を計数する際の計数精度が向上すると共に、監視モードにおいては鮮明な被写体像を含む画像を取得できる。
【００８９】
また、フィルタ４９ａ，４９ｂのＣＣＤ４２への入射光の光路ＯＰ上への配置状態が、動作モードに応じて切り替えられる。すなわち、計数モードにおいては、赤外用バンドパスフィルタである第１フィルタ４９ａが配置され、監視モードにおいては、赤外カットフィルタである第２フィルタ４９ｂが配置される。このため、計数モードにおいては、入射光の赤外波長帯の強度を示す画像を可視光に影響されず適切に取得できるとともに、監視モードにおいては、入射光の可視波長帯の強度を示す画像を赤外光に影響されず適切に取得できることとなる。
【００９０】
＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００９１】
例えば、上記実施の形態では、計数モードにおいて光路ＯＰ上に配置される第１フィルタ４９ａとして、赤外用バンドパスフィルタが採用されていたが、図１５において実線ｆ３で示すように、約７８０ｎｍまでの光を遮断し、かつ、約７８０ｎｍ以上の光（赤外光）を透過する分光透過率を有する赤外透過フィルタが採用されてもよい。
【００９２】
また、フィルタユニット４９は、少なくとも１つのフィルタを備えたものであって、その少なくとも１つのフィルタの入射光の光路ＯＰ上への配置状態を切り替えられるものであればよい。例えば、第１フィルタ４９ａのみを備えたフィルタユニット４９を採用し、計数モードにおいては第１フィルタ４９ａが光路ＯＰ上に配置され、監視モードにおいては第１フィルタ４９ａが光路ＯＰ上から外されるようにしてもよい。
【００９３】
また、上記実施の形態の撮像装置１は２つの動作モードのみを有していたが、対象波長帯が互いに異なる３以上の動作モードを有していてもよい。この場合においても、比較的長い波長帯を対象波長帯とする動作モードほど、基板電圧値には低い値が設定され、比較的短い波長帯を対象波長帯とする動作モードほど、基板電圧値には高い値が設定されることとなる。また、この場合においても、複数の動作モードのそれぞれの対象波長帯に対応して、その対象波長帯を効果的に透過するフィルタを準備しておき、各動作モードにおいて対応するフィルタが光路ＯＰ上に配置されることが好ましい。
【００９４】
また、上記実施の形態では、スリット光として赤外光を採用していたが、紫外光を採用してもよい。この場合においては、計数モードの対象波長帯が監視モードと比較して短くなるため、計数モードにおいては、監視モードと比較して基板電圧値に高い値が設定されることとなる。
【００９５】
また、上記実施の形態において撮像装置１によってなされるとした処理を、撮像装置１と監視装置８とで分散して行なってもよい。例えば、人物計数処理は監視装置８においてなされてもよい。この場合は、監視装置８のＣＰＵの所定のプログラムに従った演算処理により、図４に示す演算部６１２と同様の機能が実現される。
【００９６】
また、上記実施の形態では、ＣＰＵがプログラムに従って演算処理を行うことにより各種機能が実現されると説明したが、この機能の全部または一部は専用の電気的回路により実現されてもよい。特に、繰り返し演算を行う箇所をロジック回路にて構築することにより、高速な演算が実現される。
【００９７】
また、上記実施の形態において被計数体は人物であったが、荷物などの物体、自動車などの乗り物、動物など、所定の領域を移動する移動体であれば、どのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】撮像システムの概略構成を示す斜視図である。
【図２】撮像装置を下面から見た図である。
【図３】撮像装置の正面から見た図である。
【図４】撮像装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】フィルタの分光透過率の例を示す図である。
【図６】一の画素の断面構造を模式的に示す図である。
【図７】フォトダイオードの深さ方向におけるポテンシャルの変化を示す図である。
【図８】光に対するシリコンの吸収係数、及び、光のシリコンに対する貫通深さを示す図である。
【図９】撮像装置の処理の基本的な流れを示す図である。
【図１０】モード初期化処理の詳細な流れを示す図である。
【図１１】計数モード処理の流れを示す図である。
【図１２】計数用画像の例を示す図である。
【図１３】計数用画像の例を示す図である。
【図１４】計数用画像の例を示す図である。
【図１５】第１フィルタの分光透過率の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
１      撮像装置
４      撮像部
３ａ，３ｂ      投光部
４２      ＣＣＤ
４４      電圧供給回路
４９      フィルタユニット
１００      撮像システム
【図１】
2005123674.tif 000003
【図２】
2005123674.tif 000004
【図３】
2005123674.tif 000005
【図４】
2005123674.tif 000006
【図５】
2005123674.tif 000007
【図６】
2005123674.tif 000008
【図７】
2005123674.tif 000009
【図８】
2005123674.tif 000010
【図９】
2005123674.tif 000011
【図１０】
2005123674.tif 000012
【図１１】
2005123674.tif 000013
【図１２】
2005123674.tif 000014
【図１３】
2005123674.tif 000015
【図１４】
2005123674.tif 000016
【図１５】
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