JP2005242105A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カメラに入射する波長（光源の変化）により暗視モード時のフォーカスずれを防止する撮像装置を提供する。
【解決手段】 レンズ１１から入射した画像は、光学ブロック１２に装着されたＩＲカットフィルタ１２ａをとおり、固体撮像素子１２ｂに結像する。固体撮像素子１２ｂはこれを電気信号に変換し、増幅部１３で増幅され、信号処理部１４で処理されてテレビジョン信号として出力される。また増幅部１３で増幅された信号の輝度信号のレベルをレベル検出部１４で検出する。レベル検出部１４でＩＲカットフィルタ１２ａの挿入／抜去を判別して、一度だけオートフォーカスを働かせるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、赤外線カットフィルタの挿入／抜去が可能な撮像装置に関する。

監視用カメラの分野では、屋外にカメラを設置したいとの要望も多く、また昼間のみならず夜間も同一のカメラで監視したいという要望は多い。従来、昼間用には赤外線（ＩＲ）カットフィルタを使用しカラーで撮像を行い、夜間にはＩＲカットフィルタを光路外へ待避させ、白黒モードで感度を上げて撮像を行うカメラが公知であった。これを一般に昼夜連続カメラと称する。

一般に撮像素子の感度曲線は人間の目の感度曲線よりも赤外領域に伸びており、昼間にカラーカメラとして使用するには赤外光をカットするＩＲカットフィルタを用いるが、夜間は被写体が暗くなったことを判断するとこのＩＲカットフィルタを光路から外し、白黒カメラとして感度を上げるという方法が用いられていた。（例えば、特許文献１参照）。

しかしＩＲカットフィルタを光路から外すと全体の光路長が変化するため焦点がずれる。図５に示すように、厚さｄ、屈折率ｎのガラスブロック（またはフィルタ）は、光が屈折するので、見かけ上の厚さｄ´は
ｄ´＝ｄ／ｎ
となる。従ってＩＲカットフィルタを光路から外すと、光路長の変化△ｄは
△ｄ＝ｄ´−ｄ
となる。この△ｄだけ光路長が短くなるので、結果としてフォーカスがずれる。そこで焦点のずれを防止するために、可視光においてＩＲカットフィルターと同じ光路長を持つダミーフィルタを挿入するという方法が用いられていた。
特願昭５６−５２６５号公報

ところで、昼と夜とでは光源の変化によってカメラに入射する光の波長は変化する。一般に屈折率は波長によって変化するので、ＩＲカットフィルタの屈折率ｎが変化し、光路長が変化する。

異なる波長際の屈折率をｎ１、光路長をｄ１、光路長の変化を△ｄ１とすると
ｄ１＝ｄ／ｎ１
△ｄ１＝ｄ１―ｄ
となり、波長による光路長の変化は
△ｄ−△ｄ１＝（ｄ´−ｄ）−（ｄ１−ｄ）
＝ｄ´−ｄ１
＝ｄ／ｎ−ｄ／ｎ１
＝ｄ（１／ｎ−１／ｎ１）
となる。

ダミーフィルタにおいても同様な屈折率の変化が生じるが、もともとの屈折率がＩＲカットフィルタと異なるため、ｄやｎの値が異なる。従って、（△ｄ−△ｄ１）の値は一致せず、波長によって光路長が変化する。このため、ひとつのダミーフィルタではすべての光源に対して完全な光路長の補正をすることができず、ＩＲカットフィルタを光路から外した場合に入射する波長によっては焦点がずれてしまうという問題があった。

本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、被写体の波長を計測し、波長の画面全体での平均に基づいてレンズのフォーカスを移動させて、入射する波長にかかわらずＩＲカットフィルタを挿入／抜去しても焦点がずれない昼夜連続カメラに用いる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下に記載の手段よりなる。
すなわち、
昼間及び夜間を同一カメラにより撮像して監視エリアを監視する昼夜連続監視システムに用いられる撮像装置であって、
赤外光除去フィルタを前記カメラのレンズ系光路に挿入／退避させるフィルタ駆動手段と、
前記カメラのレンズ系の焦点調整を行う焦点調整手段と、
を備え、前記フィルタ駆動手段の駆動ごとに前記焦点調整手段により前記カメラのレンズ系の焦点調整を行うことを特徴とする撮像装置。

本発明の「撮像装置」によれば、被写体の波長を計測し、波長の画面全体での平均に基づいてレンズのフォーカスを移動させるので、入射する波長にかかわらずＩＲカットフィルタを挿入／抜去しても焦点がずれない昼夜連続カメラを提供することが可能となる。

以下、本発明に係る撮像装置の発明を実施するための最良の形態につき、好ましい実施例により説明する。図１は本実施例に適用される昼夜連続カメラのブロック図である。図２は本実施例に適用される光学ブロックとその駆動機構の構成図である。図３は本実施例に適用される撮像装置の構成図である。図４は本実施例に適用される撮像装置におけるフローチャートである。

図１において、１１はレンズ、１２は光学ブロック、１２ａはＩＲカットフィルタ、１２ｂは固体撮像素子、１４は信号処理部、１６はレベル検出部、１５は光学ブロック駆動機構である。図２において、２１は機構ベース部、２２はモータ、２３と２４と２５は平歯車、２６はラック部、２７はセンサ、２８はガイドシャフトである。

図１において、レンズ１１から入射した画像は、光学ブロック１２に装着されたＩＲカットフィルタ１２ａをとおり、固体撮像素子１２ｂに結像する。固体撮像素子１２ｂはこれを電気信号に変換し、増幅部１３で増幅され、信号処理部１４で処理されてテレビジョン信号として出力される。また増幅部１３で増幅された信号の輝度信号のレベルをレベル検出部１４で検出する。

図２において、ａ）はＩＲカットフィルタ１２ａを使用して撮像している状態の例、ｂ）はＩＲカットフィルタ１２ａを使用せず撮像している状態の例である。光学ブロック１２は、機構ベース部８に固定されたガイドシャフト１５上を左右に摺動するよう保持されている。

カメラ本体の機構ベース部２１にはモータ２２が固定され、モータ２２の先端には平歯車２３が圧入されている。

ＩＲカットフィルタ１２ａを光路から外したい場合は、モータ２２を時計回り方向（図２の矢印ａ方向）に回転させると、その先端の平歯車２３に噛合された平歯車２４、平歯車２５で減速伝達され、光学ブロック１２に固定されたラック部２６を駆動する。これにより光学ブロック１２が右に移動し、ＩＲカットフィルタ１２ａが光路から外れる。光学ブロック１２の位置はセンサ１４で検出され、所定の位置で停止する。

ＩＲカットフィルタ１２ａを光路に挿入したい場合は、モータ２２を反時計回り方向（図２の矢印ｂ方向）に回転させると、歯車群を介してラック部２６が駆動され、光学ブロック１２が左に移動し、ＩＲカットフィルタ１２ａが光路に挿入される。

ＩＲカットフィルタ１２ａの挿入／抜去は、撮像した画像の輝度信号レベルで判別する。増幅部１４で増幅された電気信号からレベル検出部１６で輝度信号の画面全体における平均値を算出し、所定のしきい値と比較する。

図４において、まず現在の状態がＩＲカットフィルタが挿入された状態か抜去された状態かを判断する（ステップ１）。

現在ＩＲカットフィルタ１２ａが挿入された状態である場合、レベル検出部１６で算出した輝度信号の平均値を、第一のしきい値と比較する（ステップ２）。輝度信号の平均値が第一のしきい値よりも小さい場合、光学ブロック１２を駆動してＩＲカットフィルタ１２ａを抜去する（ステップ３）。

現在ＩＲカットフィルタ１２ａが抜去された状態である場合、レベル検出部１６で算出した輝度信号の平均値を、第二のしきい値と比較する（ステップ４）。輝度信号の平均値が第二のしきい値よりも大きい場合、光学ブロック１２を駆動してＩＲカットフィルタ１２ａを挿入する（ステップ５）。

このようにしきい値を二つ設けておけば切換にヒステリシスを持たせることができるので、輝度信号の小さな変化でＩＲカットフィルタの挿入／抜去が繰り返されるチャタリング現象を回避することができる。

ＩＲカットフィルタ１２ａの挿入／抜去を行ったら、次にオートフォーカスを動作させる（ステップ６）。オートフォーカスは連続的に動作させるのではなく、一度焦点が合えばその時点で動作を終了するいわゆるワンプッシュオートフォーカスとする。

オートフォーカスの動作が終了すると一連の動作を終了し、再び輝度信号の平均値を監視するステップ１に戻る。

このように本発明の撮像装置は、ＩＲカットフィルタの挿入／抜去を行った際に一度だけオートフォーカスを働かせるので、被写体の色にかかわらず、ＩＲカットフィルタの挿入／抜去を行っても焦点がずれず、オートフォーカスの信頼性を落とすことなく、前を人が横切っても焦点がずれることがない撮像装置を提供することができる。

なお、本発明の撮像装置の設置状況によっては、ＩＲカットフィルタの挿入／抜去を行った際に一度だけオートフォーカスを働かせるワンプッシュオートフォーカス動作を、通常用いられる撮像対象が変化した際に常にオートフォーカスを行う構成、又は所定の回数オートフォーカスを行う構成としてもよい。

本実施例に適用される昼夜連続カメラのブロック図である。 本実施例に適用される光学ブロックとその駆動機構の構成図である。 本実施例に適用される撮像装置の構成図である。 本実施例に適用される撮像装置におけるフローチャートである。 厚さｄ、屈折率ｎのガラスブロック（またはフィルタ）における光路長の変化を説明するための図である。

符号の説明

１１…レンズ
１２…光学ブロック
１２ａ…ＩＲカットフィルタ
１２ｂ…固体撮像素子
１３…信号処理部
１４…レベル検出部
１５…光学ブロック駆動機構
２１…機構ベース部
２２…モータ
２３，２４，２５…平歯車
２６…ラック部
２７…センサ
２８…ガイドシャフト

Claims (1)

1. 昼間及び夜間を同一カメラにより撮像して監視エリアを監視する昼夜連続監視システムに用いられる撮像装置であって、
   赤外光除去フィルタを前記カメラのレンズ系光路に挿入／退避させるフィルタ駆動手段と、
   前記カメラのレンズ系の焦点調整を行う焦点調整手段と、
   を備え、前記フィルタ駆動手段の駆動ごとに前記焦点調整手段により前記カメラのレンズ系の焦点調整を行うことを特徴とする撮像装置。