(57)【要約】【課題】カラー撮影モードと白黒撮影モードの切り替えの判定を適切に行うことができ、ハンチング動作の発生を防止することができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、撮影レンズ１と撮像素子３の間の光路中に赤外カットフィルタ９とダミーガラス１０からなるフィルタユニット２を備える。そして、カラー撮影モードと、白黒撮影モードを有する。また、映像信号から、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切り替えを判定する判定手段としてのＣＰＵ６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズと撮像素子の間の光路中に第１のフィルタと第２のフィルタからなるフィルタユニットを備え、前記第１のフィルタを使用する第１の撮影モードと前記第２のフィルタを使用する第２の撮影モードを有する撮像装置において、
前記第１のフィルタを通過した映像信号と前記第２のフィルタを通過した映像信号の両方に基づき、前記第１の撮影モードと前記第２の撮影モードの切り替えを判定する判定手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記映像信号は、前記撮像素子の一部の領域にある前記第１のフィルタを通過した画像と別の領域にある前記第２のフィルタを通過した画像からの映像信号であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記映像信号は、前記撮像素子に対する前記第１のフィルタと前記第２のフィルタの移動中で、その移動を一旦停止させた状態の画像からの映像信号であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１のフィルタと第２のフィルタは、フィルタの境界部分の幅が撮影レンズからの光束よりも小さくなる取り付け位置にあることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１のフィルタを通過した画像領域または前記第２のフィルタを通過した画像領域のいずれか一方の画像領域は、画像全体のうちの、被写体の主要部分に影響を与えない程度の画像領域であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタの移動中において、映像信号に対する制御は、移動開始前の状態で一定させることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１のフィルタは赤外カットフィルタであり、前記第２のフィルタはダミーガラスであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１の撮影モードはカラー撮影モードであり、前記第２の撮影モードは、白黒撮影モードであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を利用した撮像装置に関するものであり、特に可視光による撮影と赤外光による撮影を共用する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は、約４００ｎｍ〜９００ｎｍ位の波長領域に感度を持っている。このため、可視光の領域の画像を撮像する場合、赤外カットフィルタを利用し、赤外光をカットした４００ｎｍ〜７００ｎｍ程の波長領域で撮像し、さらにカラーフィルタを併用することでカラー画像を得ている。
【０００３】
こういった撮像装置を監視カメラに利用する場合、日中の明るい間は、可視光成分が多く、良好なカラー画像が得られるが、夜間など可視光成分が少ない時間帯では、十分な輝度レベルの画像を得ることができない。
【０００４】
この改善策として、夜間などには、赤外カットフィルタを取り外し、替わりにダミーガラスと交換し、カラー処理は行わず、白黒画像とすることで、十分な輝度レベルの画像を得るようにした撮像装置が提案されている。即ち、２種類のフィルタを切り替えて使用して、カラー撮影モードと、白黒撮影モードを１つの撮像装置で実行するのである。
【０００５】
このような撮像装置の主要な構成を、図５から図７に示す。
【０００６】
図５は、フィルタユニットを示すものであって、フィルタユニット２は、カラー撮影モードと白黒撮影モードを切り替えるための２種類のフィルタから構成されている。図では、取り付け枠８の上側に赤外カットフィルタ９が、下側にダミーガラス１０が配置されている。
【０００７】
このフィルタユニット２を使用した撮像装置と撮影時のフィルタ位置を図６及び図７に示す。
【０００８】
撮像装置は、撮影レンズ１、フィルタユニット２、撮像素子３、信号処理回路４、検出回路５、ＣＰＵ６、モータ７を備える。
【０００９】
フィルタユニット２は、上側に赤外カットフィルタ９、下側にダミーガラス（ダミーフィルタ）１０を配置している。撮像素子３は、通常ＣＣＤまたはＭＯＳが使用される。信号処理回路４は、撮像素子３からの信号から、輝度信号や、カラー撮影の場合の色信号などを作成する。検出回路５は、輝度信号のレベルの高低を調べ、所定の閾値との大小関係を検出する。通常この検出動作は、一定時間間隔で行われる。ＣＰＵ６、検出回路５の検出結果から、白黒撮影またはカラー撮影のいずれを行うべきかを決定する。モータ７は、フィルタユニット２の位置の切り替えを行う。
【００１０】
この撮像装置で、撮影した様子を、図８から図１０で説明する。
【００１１】
以下、図８の様な被写体を撮影する場合で説明する。カラー撮影モードの場合、フィルタユニット２の赤外カットフィルタ９は、図６に示す様に、撮影レンズ１及び撮像素子３と対面しており、赤外カットフィルタ９を通して撮影する。
【００１２】
このときの画像を、図９に示す。図９で、斜線部分は、赤外カットフィルタ９を通して撮影した画像であることを示す。一方、白黒撮影モードの場合、フィルタユニット２のダミーガラス１０は、図７に示す様に、撮影レンズ１及び撮像素子３と対面しており、ダミーガラス１０を通して撮影する。
【００１３】
このときの画像を、図１０に示す。図９で、縦線部分は、ダミーガラス１０を通して撮影した画像であることを示す。
【００１４】
ＣＰＵ６では、カラー撮影中、検出回路５で、輝度信号レベルが所定の閾値よりも低くなったと検出された場合、モータ７にフィルタ切り替えを指示する。そして、フィルタを赤外カットフィルタ９からダミーガラス１０に切り替え、信号処理回路４に、カラー信号処理から白黒信号処理に切り替えるように指示する。
【００１５】
同様に、白黒撮影中に、検出回路５で、輝度信号レベルが所定の閾値よりも低くなったと検出された場合、モータ７にフィルタ切り替えを指示する。そして、フィルタをダミーガラス１０から赤外カットフィルタ９に切り替え、信号処理回路４に、白黒信号処理からカラー信号処理に切り替えるように指示する。
【００１６】
以上の動作をフローチャートに示すと、図１１の様になる。撮像装置の初期化（ステップＳ１）後、いずれかのモード（カラー信号処理モード、白黒信号処理モード）で撮影を始める（ステップＳ２）。一定時間経過後（ステップＳ３）、輝度信号のレベルを判定し（ステップＳ４）、モードを切り替える条件になったと判定した場合、モードを切り替え、撮影を継続するのである。モードを切り替える条件でない場合は、そのままのモードで撮影を継続する。
【００１７】
ところで、このような構成で、この赤外カットフィルタ９とダミーガラス１０との切り替え時点を、撮像素子３からの輝度信号レベルを検出する時点で判定することとした撮像装置が多数提案されている。
【００１８】
しかしながら、この輝度信号レベルで、フィルタ交換時点を判定する場合、特に赤外照明が使用される条件では、判定が困難であることが知られている。即ち、赤外カットフィルタを使用してカラー撮影を行っているときに、輝度レベルが低くなると、撮像装置は、白黒撮影へと切り替える判定を行う。
【００１９】
その後、ダミーガラスを使用して白黒撮影を実行した場合、赤外照明があると、輝度信号レベルが高くなり、撮像装置は、逆にカラー撮影へと切り替える判定をしてしまう。しかし、フィルタを赤外カットフィルタに切り替えると、赤外照明の効果が無くなり、輝度信号レベルが低くなり、再び白黒撮影へと切り替える判定を行う。これの繰返し、いわゆるハンチング現象を起こしやすい。
【００２０】
一方、フィルタ配置の工夫で、このハンチング現象を回避した構成として、特許文献１記載の技術が知られている。特許文献１では、撮像素子の前面の一部に赤外カットフィルタを取り付け、白黒撮影時に、ダミーガラスからの撮影信号レベルと、取り付けられた赤外カットフィルタからの信号レベルを比較し、カラー／白黒切り替え判定を行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１３５７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、カラー撮影時に使用する赤外カットフィルタとは別に、赤外カットフィルタを取り付けるため、部品点数が増加し、コスト面で不利である。また、赤外カットフィルタを取り付ける位置にも高精度が要求され、製造が困難である。
【００２２】
また、追加する赤外カットフィルタの位置が画像撮影を行う表示領域外のみであるため、この領域まで、レンズの収差や撮像素子の欠陥などを保証しなくてはならず、さらにコスト高となる可能性がある。また、このフィルタの取り付け位置が固定されており、被写体や照明の関係で誤判定を起こす可能性があった。
【００２３】
本発明の目的は、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切り替えの判定を適切に行うことができ、ハンチング動作の発生を防止することができる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、撮影レンズと撮像素子の間の光路中に第１のフィルタと第２のフィルタからなるフィルタユニットを備え、前記第１のフィルタを使用する第１の撮影モードと、前記第２のフィルタを使用する第２の撮影モードを有する撮像装置において、前記第１のフィルタを通過した映像信号と前記第２のフィルタを通過した映像信号の両方に基づき、映像信号から前記第１の撮影モードと前記第２の撮影モードの切り替えを判定する判定手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の撮像装置によれば、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切り替えの判定を適切に行うことができ、ハンチング動作の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置におけるカラー撮影モード／白黒撮影モード判定時のフィルタ位置を示す図である。
【００２８】
撮像装置は、撮影レンズ１、フィルタユニット２、撮像素子３、信号処理回路４、検出回路５、ＣＰＵ６、モータ７を備える。フィルタユニット２は、撮影レンズ１と撮像素子３の間の光路中に設けられる。各ユニットの機能は図６で説明した通りである。
【００２９】
本実施の形態の撮像装置で、通常のカラー撮影モード（第１の撮影モード）での撮影、及び白黒撮影モード（第２の撮影モード）での撮影動作は、従来と同じである。
【００３０】
本実施の形態では、一定時間経過後、まずフィルタユニット２の移動を開始する。そして、図１に示す様に、赤外カットフィルタ（第１のフィルタ）９とダミーガラス（第２のフィルタ）１０の移動中に、撮影レンズ１と撮像素子４の光路途中で、フィルタユニット２を一旦停止させる。
【００３１】
このとき、撮像素子３上の画像は、一部の画像領域においては赤外カットフィルタ９を通過した画像であり、かつ、別の画像領域においてはダミーガラス１０を通過した画像となる。
【００３２】
この様子を、図２に示す。図２では、上部１１が赤外カットフィルタ９を通過した画像（斜線部分）であり、下部１２がダミーガラス１０を通過した画像である。中間部１３は、それぞれのフィルタを通過した光線及び、フィルタ枠（フィルタユニット２の枠）の境界の影となる部分である。
【００３３】
検出回路５は、映像信号のうち、上部１１の範囲に第１の領域を設定し、下部１２の範囲に第２の領域を設定する。そして、それぞれの領域に相当する映像信号（輝度信号）のレベルをそれぞれに設定された閾値で比較し、その結果をＣＰＵ６に伝える。
【００３４】
ＣＰＵ６では、映像信号のレベルを判定する。即ち、上部（赤外カットフィルタ部分）１１の映像信号のレベルが低く、なおかつ下部（ダミーガラス部分）１２の映像信号レベルが高ければ、白黒撮影モードが適切だと判定する。また、赤外カットフィルタ部分の映像信号のレベルが高く、なおかつダミーガラス部分の映像信号レベルが低ければ、カラー撮影モードが適切だと判定する。
【００３５】
そして、判定手段としてのＣＰＵ６は、第１のフィルタを通過した映像信号と第２のフィルタを通過した映像信号の両方に基づき、第１の撮影モードと第２の撮影モードの切り替えを判定する。
【００３６】
図３は、図１の撮像装置によって実行される撮影処理の手順を示すフローチャートである。
【００３７】
本処理は、図１におけるＣＰＵ６によって実行される。
【００３８】
図３において、撮像装置の初期化（ステップＳ１１）後、いずれかのモード（カラー信号処理モード、白黒信号処理モード）で撮影を始める（ステップＳ１２）。一定時間経過後（ステップＳ１３）、フィルタユニット２を移動し（ステップ４、）赤外カットフィルタ９とダミーガラス１０が半分ずつ、撮像素子３と対面する位置で停止させる。
【００３９】
本実施の形態では、当初、フィルタユニット２は上方に位置し、即ち、ダミーガラス１０が撮像素子３と対面する位置にあるとする。この位置からフィルタユニット２を途中まで下降させる。
【００４０】
検出回路５は、上記それぞれの領域に相当する映像信号（輝度信号）のレベルをそれぞれに設定された閾値で比較し、その結果をＣＰＵ６に伝える。ＣＰＵ（判定手段）６では、映像信号のレベルを判定する（ステップＳ１５）。
【００４１】
輝度レベルが低ければ、フィルタユニット２を元位置に戻す（ステップＳ１６）。即ち、上昇させて、ダミーガラス１０を撮像素子３と対面させ、白黒撮影モードで撮影する。また、輝度レベルが高ければ、モードの切り替えを行う（ステップＳ１７）。即ち、フィルタユニット２をさらに下降させ、赤外カットフィルタ９を撮像素子３と対面させる。
【００４２】
この様に本実施の形態では、従来からのフィルタ構成をそのまま利用して、その移動中の画像を利用して、フィルタ切り替えの判定を行う。即ち、赤外カットフィルタを通した映像信号のレベルと、ダミーガラスを通した映像信号のレベルを同時に取得して比較する。
【００４３】
これにより、赤外照射があった場合に、フィルタの違いによる映像信号レベルの差の判定が適切に行える。即ち、赤外照射でダミーガラス部分の映像信号が高くても、赤外カットフィルタ部の映像信号レベルが低ければ、白黒撮影モード撮影モードを切り替える必要が無いと判定できる（当初白黒撮影モードであった場合）。従って、不要なフィルタ切り替え動作を防止することができ、従来、赤外照射が行われた場合に発生しやすかったハンチングの発生を抑制できる。さらには、本実施の形態は、この機能のために、追加の部品は不要であり、従来の撮像装置の部品構成をほとんど変えることなく実現している。
【００４４】
ここで、この時の画像の状態を改めて説明する。図２で、上部１１が赤外カットフィルタ部分、下部１２がダミーガラス部分でその間に中間部１３がある。通常、赤外カットフィルタ９とダミーガラス（ダミーフィルタ）１０は、図５に示した様に、それぞれが取り付け枠８に収められている。
【００４５】
そのため、フィルタ間には、境界部分が存在し、本実施の形態の様に、双方のフィルタが掛かる位置では、境界部分の影が生じ、画像上では黒線として映る。この影は、境界部分の構造を狭くする、または赤外カットフィルタ９とダミーガラス１０を密接させて構成するなどの処理で影を低減することは可能である。
【００４６】
さらには、図４に示す様に、このフィルタユニット２の取り付け位置を、撮像レンズ１と撮像素子３の中間位置より、撮像レンズ１に近い位置（撮像レンズ１側にする）ことで影を低減できる。即ち、フィルタユニット２の取り付け位置を、撮影レンズ１側に近づけることで、撮影レンズ１からの光束のうち、境界部分１４によって遮られる部分が少なくな。その結果、この境界部分の画像（中間部１３の画像）が完全な黒画像になることを防止することができる。
【００４７】
この様にすることで、撮影モード切り替え判定時の画面でも、全画面を撮影することができる。これは、この撮像装置を監視カメラ等に応用する場合に有利な構成である。
【００４８】
また、本実施の形態で、フィルタユニット２の移動を停止する位置は、２つのフィルタ（赤外カットフィルタ９、ダミーガラス１０）からの画像から、判定に十分な映像信号が得られる程度の位置とすればよい。
【００４９】
例えば、カラー撮影モード時に、モード移行を判定する場合、ダミーガラス部分の画像（図２の下部１２の画像）を、映像信号の数ライン程度に抑えておく。即ち、画像全体のうちの、被写体の主要部分に影響を与えない程度の小さい領域に抑えておく。このようにすれば、現在撮影しているカラー画像の主要部にほとんど影響を与えることなく、モード切り替えの判定が可能となる。
【００５０】
尚、検出回路５やＣＰＵ６の処理能力が十分高い場合は、フィルタユニット２を停止せず、移動中の１つの画像を利用して、本実施の形態に示した画像を取得することは可能である。
【００５１】
即ち、赤外カットフィルタ９とダミーガラス１０の移動中に以下の様にして、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切り替えを判定することは可能である。即ち、撮像素子３上の画像の一部の領域は赤外カットフィルタ９を通過した画像であり、かつ、別の領域はダミーガラス１０を通過した画像である状態の映像信号で、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切り替えを判定することは可能である。
【００５２】
但し、検出回路５やＣＰＵ６の処理能力、さらには画像取得時のフィルタ位置検出精度などを考慮する必要が生じる。このため、停止させないかどうかは、機器の能力、コストなどにより選択される。
【００５３】
また、通常の撮影時には、ＡＥ，ＡＷＢなど、映像信号を適切に取得するための制御が行われている。本実施の形態に示したフィルタユニット２の移動中の画像を取得する際は、このような映像信号レベルを変化させる機能は、移動開始前の状態に一定させておくことが望ましい。
【００５４】
本実施の形態では、フィルタの配置を上下にし、上に赤外カットフィルタ９、下にダミーガラス１０としたが、これは説明を簡潔にするためであり、本発明は、フィルタの配置、移動方法などを限定するものではない。
【００５５】
以上説明したように、本発明によれば、機器の部品構成は、ほとんどそのままで、カラー撮影モードと白黒撮影モードの切り替えの判定を適切に行うことができ、ハンチング動作の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】発明の実施の形態に係る撮像装置におけるカラー撮影モード／白黒撮影モード判定時のフィルタ位置を示す図である。
【図２】図１の撮像装置による撮影モード判定時の画像を示す図である。
【図３】図１の撮像装置によって実行される撮影処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】図１の撮像装置における撮影レンズとフィルタユニットと撮像素子の位置関係を示す図である。
【図５】フィルタの構成図である。
【図６】カラー撮影モード時のフィルタ位置を示す図である。
【図７】白黒撮影モード時のフィルタ位置を示す図である。
【図８】撮像装置による撮影状況を示す図である。
【図９】カラー撮影モード時の画像例を示す図である。
【図１０】白黒撮影モード時の画像例を示す図である。
【図１１】従来の撮像装置によって実行される撮影処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１  撮影レンズ
２  フィルタユニット
３  撮像素子
４  信号処理回路
５  検出回路
６  ＣＰＵ
７  モータ
９  赤外カットフィルタ
１０  ダミーガラス
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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