(57)【要約】【課題】  監視カメラにおいて、保護あるいは外部から見えづらくする目的で光学窓を有したハウジングを装着することがある。光学窓は使用環境によって、着脱あるいは外部から見えづらくする目的で透過率を下げたスモーク色で構成される場合がある。しかし光学窓の分光透過率が適切に設定されていないと、着脱に伴い監視カメラの撮影画面のカラーバランスが崩れることがある。【解決手段】  撮像光学系と赤外カットフィルタと撮像素子カラーフィルタの合成透過率に基づき、可視波長領域から赤外波長領域まで積分して求められる赤色と緑色の透過光量比、及び青色と緑色の透過光量比を基準とし、光学窓の装着に伴う赤色と緑色の透過光量比、及び青色と緑色の透過光量比の変化を5.0％以下に収まるように光学窓の分光透過率を調整する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系と、赤外カットフィルタと、前面にカラーフィルタを配した撮像素子と、光透過性樹脂により構成された着脱可能な光学窓を有するハウジングとを備えた撮像装置であって、
前記撮像光学系と前記赤外カットフィルタと前記カラーフィルタの合成分光透過率を各色において可視波長領域から赤外波長領域まで積分して求められる赤色と緑色の透過光量比、及び青色と緑色の透過光量比を基準とし、
前記撮像光学系と前記赤外カットフィルタと前記カラーフィルタ及び前記光学窓の合成分光透過率を各色において可視波長領域から赤外波長領域まで積分して求められる赤色と緑色の透過光量比、及び青色と緑色の透過光量比と各々の基準との差異の和が5.0％以下に収まるように、
前記光学窓の分光透過率を調整すると共に、着脱可能な光学窓を有するハウジングを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光学窓は、可視波長領域の平均透過率よりも赤外波長領域の平均透過率の方が高くなるように分光透過率を調整したことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光学窓を構成する光透過性樹脂はポリカーボネートあるいはアクリルであって、
前記光学窓の分光透過率の調整は、耐光性を有する樹脂調色顔料の組合せで調整することを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は着脱可能な光学窓を有するハウジングを備えた撮像装置において、撮影画像のカラーバランスへの影響を安定させる光学窓の分光透過率の調整範囲と、それを備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置に備えられた光学フィルタの分光透過率の調整に関する従来例として、特許文献１に記載された「絞り装置および光学フィルタ」がある。これは撮像レンズの赤外領域における透過率の変動を、光学フィルタの透過率によって補正して、赤外領域において、可視領域の透過率と同等の透過率を得ることができるものである。
【０００３】
光学フィルタは、透過率が最大となるピーク波長を可視領域内に有する撮像レンズと共に前記被写体からの光を透過する光学フィルタであって、前記ピーク波長から赤外領域の波長までの間における前記撮像レンズとの合成透過率が実質的に一定となるように透過率が設定されている。
【特許文献１】特許第３７２７９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
屋外や屋内を監視する監視カメラにおいて、監視カメラに保護あるいは外部から見えづらくする目的で光学窓を有したハウジングを装着することがある。監視カメラは使用環境によって、前記光学窓を有したハウジングを着脱する、あるいは外部から見えづらくする目的で前記光学窓は透過率を下げたスモーク色で構成される場合がある。
【０００５】
しかし前記光学窓が透過率を下げたスモーク色であった場合、光学窓の分光透過率が適切に設定されていないと、その影響で監視カメラの撮影画面のカラーバランスが崩れることがある。
【０００６】
監視カメラに自動ホワイトバランス調整機能がついていた場合、前記光学窓の着脱によるカラーバランスの補正が可能となる。しかし、あらかじめ設定してある撮像光源別のホワイトバランスの引き込み範囲は、前記光学窓を装着していない状態で最適化されているため、前記光学窓を装着した状態では撮像光源によって自動ホワイトバランス調整機能が十分に効かないことがある。
【０００７】
また監視カメラに自動赤外カットフィルタ切換え機能があり、赤外カットフィルタ切換えのタイミングを撮影画像の色に基づき判断していた場合、あらかじめ設定してある赤外光の色範囲は、前記光学窓を装着していない状態で最適化されているため、撮像光源によっては自動赤外カットフィルタ切換え機能が誤作動することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、撮像光学系と、赤外カットフィルタと、前面にカラーフィルタを配した撮像素子と、光透過性樹脂により構成された着脱可能な光学窓を有するハウジングとを備えた撮像装置であって、前記撮像光学系と前記赤外カットフィルタと前記カラーフィルタの合成分光透過率を各色において可視波長領域から赤外波長領域まで積分して求められる赤色と緑色の透過光量比、及び青色と緑色の透過光量比を基準とし、
前記撮像光学系と前記赤外カットフィルタと前記カラーフィルタ及び前記光学窓の合成分光透過率を各色において可視波長領域から赤外波長領域まで積分して求められる赤色と緑色の透過光量比、及び青色と緑色の透過光量比と各々の基準との差異の和を5.0％以下に収まるように、前記光学窓の分光透過率を調整すると共に、着脱可能な光学窓を有するハウジングを備えた撮像装置である。
【０００９】
上記のように光学窓の分光透過率を調整すると、撮像素子が受光する各色成分の透過光量比は光学窓の着脱により影響をほとんど受けないため、結果として撮影画像のカラーバランスの変化は視感度において判別しづらいレベルに安定させることが可能である。
【００１０】
さらに前記着脱可能な光学窓を有するハウジングを備えた撮像装置は、前記光学窓を可視波長領域の平均透過率よりも赤外波長領域の平均透過率の方が高くなるように分光透過率を調整したことを特徴とする。
【００１１】
赤外波長領域まで撮影可能な監視カメラであって、さらに前記光学窓が透過率を下げたスモーク色であるハウジングを備えていた場合、夜間など撮影光量が少ない環境下での撮影では前記光学窓が撮像可能な最低照度性能を低下させることとなる。しかし、上記のように赤外波長領域の平均透過率を高く設定することによって、カラーバランスを安定させたまま最低照度性能の低下を防止することができる。
【００１２】
さらに前記着脱可能な光学窓を有するハウジングを備えた撮像装置は、前記光学窓を構成する光透過性樹脂がポリカーボネートあるいはアクリルであって、前記光学窓の分光透過率の調整は、耐光性を有する樹脂調色顔料の組合せで調整することを特徴とする。
【００１３】
光学窓を構成する材料は、可視波長領域から赤外波長領域までの分光透過率を一定に管理されたNDフィルタであれば問題ないが、一般的にそのようなNDフィルタは含有成分の微妙な調整や多層コーティング等で高価であることが多い。また前記光学窓を有したハウジングは内部に撮像装置を格納するため大型化し、光学窓はさらに高価になる。しかし、上記のような分光透過率の調整範囲を持つ光学窓は、材質がポリカーボネートやアクリルであり、かつ樹脂調色顔料の組合せのみで十分製作が可能であり安価に構成できる。
【００１４】
また前記光学窓の分光透過率の調整で耐光性を有した樹脂調色顔料を使用することで、長期間にわたる光学窓の使用でも撮影画像のカラーバランスが変化することはない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、撮像光学系と赤外カットフィルタと撮像素子カラーフィルタの合成透過率に基づき、光学窓の分光透過率を所定の条件で調整することで、着脱に伴う撮影画像のカラーバランスを安定させた撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
前記着脱可能な光学窓を有したハウジングを備えた撮像装置において、撮像光学系と赤外カットフィルタと撮像素子カラーフィルタの合成透過率に基づいた、光学窓の分光透過率の調整範囲について実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態の概略図を図1に示す。
【００１９】
着脱可能な光学窓を有したハウジングを備えた撮像装置は図１に示すように、撮像光学系２の前面に配置された着脱可能な光学窓１と、撮像光学系２と赤外カットフィルタ３と撮像素子５の前面に配された撮像素子カラーフィルタ４から構成されている。
【００２０】
被写体からの反射光６は光学窓を装着しない場合、まず撮像光学系２及び赤外カットフィルタ３を透過することで、特定波長帯域をカットされる。
【００２１】
撮像光学系２の分光透過率を、ｆLwns(x)、赤外カットフィルタ３の分光透過率をｆIR(x)とする。
【００２２】
xは波長を示す。
【００２３】
前記撮像光学系２及び赤外カットフィルタ３を透過した反射光６は、撮像素子カラーフィルタ４により赤色、緑色、青色成分に分解され撮像素子５へ入射する。
【００２４】
撮像素子カラーフィルタ４の各色の分光透過率をｆR(x)、ｆG(x)、ｆB(x)とする。
【００２５】
撮像光学系２と赤外カットフィルタ３及び撮像素子カラーフィルタ４の各色の分光透過率グラフを図２、分光透過率の表を図４に示す。
【００２６】
最終的に撮像素子５へ入射する反射光は、
撮像光学系２と赤外カットフィルタ３と撮像素子カラーフィルタ４の合成透過率
ＦR0(x)＝ｆLens(x)・ｆIR(x)・ｆR(x)
ＦG0(x)＝ｆLens(x)・ｆIR(x)・ｆG(x)
ＦB0(x)＝ｆLens(x)・ｆIR(x)・ｆB(x)
で表わされる。
【００２７】
撮像素子カラーフィルタ４の分光透過率と前記合成透過率ＦR0(x)、ＦG0(x)、ＦB0(x)のグラフを図３、分光透過率の表を図４に示す。
【００２８】
また撮像素子５が受光する赤色、緑色、青色の透過光量は、前記合成透過率ＦR0(x)、ＦG0(x)、ＦB0(x)を可視波長領域から赤外波長領域の範囲で積分した値
【００２９】
【数１】
2009296348.tif 000003
【００３０】
で表わされる。
【００３１】
撮影画像のカラーバランスは、前記撮像素子５が受光する赤色、緑色、青色の透過光量に基づいて、明るさ成分である緑色透過光量を基準として、赤色及び青色透過光量との比をとることで定量化できる。
【００３２】
前記光学窓を装着しない場合における撮影画像のカラーバランスは、赤色と緑色の透過光量比
【００３３】
【数２】
2009296348.tif 000004
【００３４】
青色と緑色の透過光量比
【００３５】
【数３】
2009296348.tif 000005
【００３６】
で表わすことができる。
【００３７】
図３に示す撮像素子カラーフィルタ４の分光透過率と前記合成透過率ＦR0(x)、ＦG0(x)、ＦB0(x)を比較すると、撮像光学系２及び赤外カットフィルタ３の影響で４３０ｎｍより短波長側及び６５０ｎｍより長波長側において合成透過率ＦR0(x)、ＦG0(x)、ＦB0(x)が減衰していることが分かる。
【００３８】
この帯域の波長光は４３０ｎｍから６５０ｎｍの帯域の波長光と比較し透過率が低いため、撮像素子５が受光する赤色、緑色、青色の透過光量に対する影響が少ない、つまり撮影画像のカラーバランスに影響が少ないと言える。
【００３９】
次に透過特性の異なる２種類の光学窓の分光透過率を図５に示す。
【００４０】
サンプル１の光学窓の分光透過率をｇ1(x)、サンプル２の光学窓の分光透過率をｇ2(x)とする。
【００４１】
サンプル１の光学窓は、波形のばらつきが少なく長波長側になるに従って徐々に透過率が上がる特性を持つ。サンプル２の光学窓は、波形のばらつきが多く短波長側及び長波長側で急激に透過率が上がる特性を持っている。
【００４２】
サンプル１の光学窓を装着した場合、撮像素子５へ入射する反射光は、撮像光学系２と赤外カットフィルタ３と撮像素子カラーフィルタ４及びサンプル１の光学窓の合成透過率は、
ＦR1(x)＝ｇ1(x)・ＦR0(x)、ＦG1(x)＝ｇ1(x)・ＦG0(x)、ＦB1(x)＝ｇ1(x)・ＦB0(x)で表わされる。
【００４３】
光学窓を装着しない時の前記合成透過率と、サンプル１装着時の合成透過率のグラフを図６、分光透過率の表を図７に示す。またサンプル１装着時の撮影画像のカラーバランスは、
【００４４】
【数４】
2009296348.tif 000006
【００４５】
で表わすことができる。
【００４６】
サンプル２の光学窓を装着した場合、撮像素子５へ入射する反射光は、撮像光学系２と赤外カットフィルタ３と撮像素子カラーフィルタ４及びサンプル２の光学窓の合成透過率は、
ＦR2(x)＝ｇ2(x)・ＦR0(x)、ＦG2(x)＝ｇ2(x)・ＦG0(x)、ＦB2(x)＝ｇ2(x)・ＦB0(x)で表わされる。
【００４７】
光学窓を装着しない時の前記合成透過率と、サンプル２装着時の合成透過率のグラフを図８、分光透過率の表を図９に示す。またサンプル２装着時の撮影画像のカラーバランスは、
【００４８】
【数５】
2009296348.tif 000007
【００４９】
で表わすことができる。
【００５０】
前記光学窓の着脱に伴う撮影画像のカラーバランスの変化は、装着しない場合の赤色と緑色の透過光量比及び青色と緑色の透過光量比を基準とし、装着した場合の赤色と緑色の透過光量比及び青色と緑色の透過光量比と各々の基準との差異を加算することで定量的に評価できる。
【００５１】
サンプル１の光学窓による変化として、ΔH1=｜HR1-HR0｜/HR0+｜HB1-HB0｜/HB0
サンプル２の光学窓による変化として、ΔH2=｜HR2-HR0｜/HR0+｜HB2-HB0｜/HB0
で表わせる。
【００５２】
光学窓の着脱による撮影画像のカラーバランスの変化ΔＨを人の目でほとんど判別できない程度に抑えるには、一般的にＬ＊ａ＊b表色系における色差ΔＥ＊ａbを１．５以下に抑えれば良いとされている。撮像する被写体の色彩や明度にも依存するが、Ｌ＊ａ＊b表色系における色差ΔＥ＊ａbの１．５以下は、前記カラーバランスの変化ΔＨに換算するとおおよそ５．０％以下であれば達成が可能である。
【００５３】
サンプル１の光学窓の着脱に伴う合成透過率の変化として、図６に着目すると青色透過率であるＦB1(x)はＦB0(x)より下回り、赤色透過率であるＦR1(x)はＦR0(x)より上回っていることがわかる。
【００５４】
青色と緑色の透過光量比の基準との差異は、ΔHB1=｜HB1-HB0｜/HB0であり図７に示すように７．５５％であり、
赤色と緑色の透過光量比の基準との差異は、ΔHR1=｜HR1-HR0｜/HR0であり図７に示すように７．８７％である。
【００５５】
前記透過光量比の基準との差異の和である撮影画像のカラーバランスの変化ΔＨ1は、１５．４２％となる。よって着脱可能なサンプル１の光学窓を有したハウジングを備えた撮像装置は、光学窓の着脱に伴う撮影画像のカラーバランスの変化ΔＨ1が大きく、色再現性や色情報を用いた制御に関して安定性が保てない。
【００５６】
サンプル２の光学窓の着脱に伴う合成透過率の変化として、図８に着目すると青色透過率であるＦB2(x)、赤色透過率であるＦR2(x)共に波形はばらついているが、
青色と緑色の透過光量比の基準との差異は、ΔHB2=｜HB2-HB0｜/HB0であり図９に示すように３．２４％であり、
赤色と緑色の透過光量比の基準との差異は、ΔHR2=｜HR2-HR0｜/HR0であり図９に示すように０．４６％である。
【００５７】
前記透過光量比の基準との差異の和である撮影画像のカラーバランスの変化ΔＨ2は、３．７０％となる。よって着脱可能なサンプル２の光学窓を有したハウジングを備えた撮像装置は、光学窓の着脱に伴う撮影画像のカラーバランスの変化ΔＨ2がほとんど無く、色再現性や色情報を用いた制御に関して安定性が高い。
【００５８】
サンプル２の光学窓の分光透過率は、４３０ｎｍより短波長側及び６５０ｎｍより長波長側にて透過率が上がっているが、この波長帯域は上記のように撮影画像のカラーバランスの変化ΔＨ2にほとんど影響を与えていない。６５０ｎｍより長波長側で透過率が高いことは、赤外光による暗視撮影に有利である。よって赤外波長領域まで撮影可能な撮像装置においては、可視波長領域の平均透過率よりも赤外波長領域の平均透過率の方が高くなるように前記光学窓の分光透過率を調整することが望ましい。
【００５９】
サンプル２の光学窓の分光透過率の波形特性は、全波長帯域においてばらつきを有しているが、着脱に伴う撮像画像のカラーバランスの変化ΔＨ2は安定している。このようなばらつきを許容できるため、光学窓を構成する材料は、例えば光透過性を有するポリカーボネートやアクリル等の樹脂材料であり、一般的な樹脂調色顔料の組合せのみでも十分調整可能である。また前記樹脂調色顔料は、光学窓の長期間の使用でも分光透過率の変化がないよう耐光性を有したものを使用することが望ましい。
【００６０】
本発明のように、光学窓の分光透過率を調整すれば、撮像装置の色再現性や色情報を用いた制御の安定性を損なうことがない。また、赤外波長領域を撮像可能な撮像装置においては、赤外光での撮影可能な最低照度性能を下げることはない。さらに分光透過率の波形特性にばらつきを許容できるため、安価な樹脂及び樹脂調色顔料の調整のみで光学窓を構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態の概略図
【図２】撮像光学系と赤外カットフィルタとカラーフィルタの分光透過率
【図３】カラーフィルタの分光透過率と合成透過率
【図４】撮像光学系と赤外カットフィルタとカラーフィルタの分光透過率及び合成透過率の表
【図５】光学窓の分光透過率
【図６】サンプル１の光学窓の着脱に伴う合成透過率
【図７】サンプル１の光学窓の着脱に伴う撮影画像のカラーバランスの変化
【図８】サンプル２の光学窓の着脱に伴う合成透過率
【図９】サンプル２の光学窓の着脱に伴う撮影画像のカラーバランスの変化
【図１】
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【図２】
2009296348.tif 000009
【図３】
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【図４】
2009296348.tif 000011
【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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