撮像装置
【課題】光学プリズムを有する撮像装置に於いて、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する場合でも色再現性のある画像が得られる撮像装置を提供することである。
【解決手段】本発明の撮像装置は、被写体の光学像を波長分光するギャップレスプリズム２８と、光路３０上に対して出し入れ可能なＩＲカットフィルタ２７と、ギャップレスプリズム２８により分光された波長毎に配置されたＢｃｈ撮像素子１１、Ｇｃｈ撮像素子１２、Ｒｃｈ＋ＩＲ撮像素子１３とを備えている。そして、ＩＲカットフィルタ２７が光路３０上から出された場合に、前記Ｒｃｈ＋ＩＲ撮像素子１３から出力される赤外線混合画像データから特定分光信号と赤外線信号とに分離するための赤外線分離器を設けている。
【解決手段】本発明の撮像装置は、被写体の光学像を波長分光するギャップレスプリズム２８と、光路３０上に対して出し入れ可能なＩＲカットフィルタ２７と、ギャップレスプリズム２８により分光された波長毎に配置されたＢｃｈ撮像素子１１、Ｇｃｈ撮像素子１２、Ｒｃｈ＋ＩＲ撮像素子１３とを備えている。そして、ＩＲカットフィルタ２７が光路３０上から出された場合に、前記Ｒｃｈ＋ＩＲ撮像素子１３から出力される赤外線混合画像データから特定分光信号と赤外線信号とに分離するための赤外線分離器を設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、より詳細には、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
簡単な膜構成より成る色分解光学系を使用することにより、赤外モード撮像時に可視域から離れた波長領域の赤外光束を用いて可視域の光束と分離して撮像することができるカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラに関する技術が、例えば、下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されたカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラは、対物レンズを通過した被写体からの光束を、色分解光学系を介して少なくとも青色光、赤色光、緑色光の３つの色光に色分解し、該３つの色光に対応する撮像素子へ導くと共に、該被写体と該撮像素子との間の光路中に赤外線を阻止する赤外線阻止フィルター又は赤外線を透過する赤外線透過フィルターを着脱させることにより、カラーモード撮像と赤外モード撮像との切り替えを行なうカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラであって、該色分解光学系は少なくとも３つのプリズムブロックより成り、該３つのプリズムブロックのうち、該被写体からの光束を入射させるプリズムブロックは、その透過反射面の一部に青色光及び赤外光を反射させ、残りの色光を透過させる青反射ダイクロイック膜が施されており、該青反射ダイクロイック膜は、その基本膜構成を高屈折率層膜と低屈折率層膜との光学膜厚比が３：１で１２層以上の交互層より構成されており、該赤外線阻止フィルターを光路内に挿入したときには、該青色用の撮像素子から取り出す信号をカラー画像の青色信号として取り出し、該赤外線阻止フィルターを光路内から取り外し、該赤外線透過フィルターを光路内に挿入したときには、該青色用の撮像素子から取り出す信号を赤外画像の信号として取り出すことにより、カラーモード撮像と赤外モード撮像との切り替えを行なうようにしたことを特徴としている。
【特許文献１】特開平８−２７５１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１に記載のカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラでは、該被写体と該撮像素子との間の光路中に赤外線を阻止する赤外線阻止フィルター又は赤外線を透過する赤外線透過フィルターを着脱させることにより、カラーモード撮像と赤外モード撮像との切り替える技術が記載されている。そして、青色光及び赤外光を反射させる青反射ダイクロイック膜に用いる蒸着物質及びその膜構成を適切に設定し、簡単な膜構成より成る色分解光学系を用いることにより、赤外モード撮像時に於いて、可視域から離れた波長領域の赤外光束を用いて可視域の光束と分離して撮像（赤外画像の撮影）することができることを目的としている。
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載のカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラは、赤外線領域に於いても撮像可能な共用構成の撮像装置ではあるものの、赤外モード時で得られる画像はモノクロ画像であり、カラーモードと赤外モードとの混合モードについての記載はない。
【０００６】
したがって本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、光学プリズムを有する撮像装置に於いて、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する場合でも、色再現性のある画像を得ることのできる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、被写体の光学像を波長分光する光学プリズムと、前記被写体から前記光学プリズムまでの光路上に対し進退可能な赤外線カットフィルタと、前記光学プリズムにより分光された波長毎に配置される複数の撮像素子と、を備えた撮像装置であって、前記複数の撮像素子の１つは特定分光と赤外線との双方を受光する赤外線混合撮像素子であり、前記赤外線カットフィルタが前記光路上から出された場合に、前記赤外線混合撮像素子から出力される赤外線混合画像データから特定分光信号と赤外線信号とに分離するための赤外線分離器を具備することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、前記赤外線カットフィルタと光路長が略一致するダミーレンズを更に具備し、前記赤外線カットフィルタが前記光路上から出された場合には、前記ダミーレンズが被写体と前記撮像素子との光路上に装着されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、前記赤外線混合画像データから前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を設定する特定分光調整手段と、前記複数の撮像素子から出力される画像データのホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整手段と、前記複数の撮像素子から出力される画像データに基づいて画像の輝度を演算する輝度演算器と、前記複数の撮像素子から出力される画像データに基づいて画像のクロマを演算するクロマ演算器と、を更に具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に於いて、前記光学プリズムはプリズム部材にエアーギャップを設けないギャップレスプリズムであり、前記ギャップレスプリズムにより青色波長分光と緑色波長分光をなすことで、前記赤外線混合撮像素子は赤色波長撮像素子と赤外線撮像素子とを兼ねることが可能となることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明に於いて、前記輝度演算器には可視光味付け係数ｋによる輝度マトリクスの調整が可能であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明に於いて、被写体に対して前記赤外線カットフィルタを挿入して撮像することで前記特定分光信号を測定し、前記赤外線カットフィルタを外して撮像することで前記赤外線信号を差分算出し、前記特定分光信号と前記赤外線信号とから可視赤外比率を演算する可視赤外比演算器を更に具備し、前記特定分光調整手段は、前記可視赤外比率に基づいて前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を自動設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明に於いて、前記特定分光調整手段には特定分光調整操作部が接続されており、前記特定分光調整手段は前記可視赤外比演算器と前記特定分光調整操作部との入力切り替えが可能であることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明に於いて、前記ホワイトバランス調整手段にはホワイトバランス操作部が接続されており、前記ホワイトバランス操作部からホワイトバランスの手動調整をすることが可能であり、前記ホワイトバランス操作部から前記ホワイトバランスの手動調整をした後で、前記特定分光調整手段により設定された前記分離境界値の変動が発生した場合には、前記分離境界値の変動を前記ホワイトバランス調整手段に入力することで前記ホワイトバランスの手動調整が保たれることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明に於いて、手動で色補正を施すことができる色ベクタ調整部を更に具備し、前記色ベクタ調整部は、Ｒゲイン調整、Ｃｙゲイン調整、Ｍｇ色相調整、低彩度Ｍｇ色消し調整、肌色調整、緑葉色調整、青色調整、のうち少なくとも１つ以上の調整が可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光学プリズムを有する撮像装置に於いて、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する場合でも、色再現性のある画像が得られる撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による撮像装置の電気系の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に於いて、この撮像装置１０は、青色（Ｂ）用の青色チャネル（Ｂｃｈ）撮像素子１１と、緑色（Ｇ）用の緑色チャネル（Ｇｃｈ）撮像素子１２と、赤外線混合撮像素子としての赤色（Ｒ）用の赤色チャネル及び赤外線チャネル（Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ）撮像素子１３と、ホワイトバランス調整部１５と、ホワイトバランス操作部１６と、可視赤外比演算器１７と、Ｒ／ＩＲ分離器１８と、Ｒｃｈ調整部１９と、Ｒｃｈ調整操作部２０と、輝度／クロマ演算器２２と、色ベクタ調整部２３と、より構成されている。
【００２０】
このような構成の撮像装置１０は、低照度下の被写体（図示せず）に対して赤外線を照射して、被写体の赤外線反射率を画像データの輝度に反映させるものである。また、Ｒｃｈ撮像素子とＩＲｃｈ撮像素子とを１つの撮像素子で兼用しているため、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する場合に於いては、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３からは、Ｒ＋ＩＲ信号が出力される。このＲ＋ＩＲ信号の分離方法は、Ｒ，Ｇ，Ｂのホワイトバランス、及びカラーバランスに基づいて、Ｒ信号とＩＲ信号との分離境界値を設定し、その分離境界値に基づいて、Ｒ信号とＩＲ信号とに分離するものである。この分離境界値の設定には、手動調整と自動調整とがあるが、詳細は後述する。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態による光学ブロックの構成例を示した図である。
【００２２】
図２に於いて、この光学ブロックは、レンズ２５と、ダミーレンズ２６と、ＩＲカットフィルタ２７と、ギャップレスプリズム２８と、Ｂｃｈ撮像素子１１と、Ｇｃｈ撮像素子１２と、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３と、より構成されている。前記ＩＲカットフィルタ２７は、図示されない被写体からレンズ２５を介してギャップレスプリズム２８までの光路３０から進退可能に設けられている。また、前記Ｂｃｈ撮像素子１１と、Ｇｃｈ撮像素子１２と、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３とについては、図１に示される撮像装置１０の構成のように結線される。
【００２３】
図２では、一例として、プリズム部材にエアーギャップを設けないギャップレスプリズム２８が用いられているが、撮像装置の用途によっては、ギャップ型プリズムを用いても良い。ギャップレスプリズム２８を用いる利点には、光学プリズムの小型化が図れる点と、ＩＲカットフィルタ２７を光路３０上から外すだけで、容易にＲｃｈとＩＲｃｈとを合わせた波長分光ができる点が挙げられる。また、図２では、撮像素子１３がＲｃｈとＩＲｃｈとを兼用しているが、ＩＲｃｈと兼用する色はＲｃｈに限らなくとも良い。しかし、ＲｃｈとＩＲｃｈとを兼用したＲｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３にて設計する場合には、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３のみ、長波長の感度を優先した撮像素子を用いても良い。
【００２４】
次に、図１に示されるホワイトバランス調整部１５について説明する。
【００２５】
Ｂｃｈ撮像素子１１から出力されるＢ信号と、Ｇｃｈ撮像素子１２から出力されるＧ信号と、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３から出力されるＲ＋ＩＲ信号をＲ／ＩＲ分離器１８にて分離して得られるＲ信号は、ホワイトバランス調整部１５によりホワイトバランスが調整される。このホワイトバランスについて図３及び図４を参照して説明する。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態による撮像装置に於いて、白を撮像した各ｃｈ毎の受光量を示すグラフである。或いは、この図３は、撮像素子の実効画素内に設定されるホワイトバランスデータ取得エリアから取得された、各ｃｈ毎の相対受光量を示すグラフであっても良い。
【００２７】
図３に示されるように、Ｒ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３から取得される受光量は、ＲｃｈとＩＲｃｈとであって分離されておらずに混在している。そのため、本実施形態に於ける撮像装置１０では、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３に混在しているＲ信号とＩＲ信号とを、Ｒ／ＩＲ分離器１８にて分離してから、ホワイトバランスの調整をする必要がある。
【００２８】
前記Ｒ／ＩＲ分離器１８は、赤外線混合撮像素子であるＲｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３に混在している赤外線混合画像データであるＲ信号とＩＲ信号を、特定分光信号（Ｒ信号）と赤外線信号（ＩＲ信号）とに分離するために設けられている。そして、図１に示されるように、Ｒ／ＩＲ分離器１８には、Ｒｃｈ調整部１９が接続されていることがわかる。このＲｃｈ調整部１９は、赤外線混合画像データから、前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を設定するための特定分光調整手段である。そして、このＲｃｈ調整部１９により、Ｒ信号とＩＲ信号との分離境界値が定められることで、Ｒ信号とＩＲ信号とが分離されている。Ｒ信号とＩＲ信号が分離されてから、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色信号の信号レベルが略一致するように、ホワイトバランスゲインを掛けるべきである。
【００２９】
Ｒｃｈ調整部１９には手動調整と自動調整とがあるが、手動調整の場合は、画像画枠全体のカラーバランスを基準にＲｃｈの粗調整を行い、ホワイトバランスを取り直した後、再びＲｃｈの微調整を行うと良い。自動調整については後述する。
【００３０】
また、ホワイトバランスをマニュアルにて調整する際は、図１に示されるホワイトバランス操作部１６により行われる。操作部材の一例としては、ダイヤル、レバー、釦等が考えられる。
【００３１】
図４は、本発明の一実施形態による撮像装置のホワイトバランス調整部１５の信号レベルを示すグラフである。
【００３２】
図４ではホワイトバランス調整の一例として、Ｇ信号のホワイトバランスゲインを×１倍に固定しているが、これはホワイトバランス調整部１５の回路規模を考慮したものであり、必ずしもゲインを×１倍に固定しなければならないわけではない。しかしながら、図４に示されるように、Ｒ信号とＢ信号とに対してのみホワイトバランスゲインを掛けた場合は、ＩＲ信号とＧ信号との比率は保たれたままであるという特徴がある。
【００３３】
また、図１に示されるように、ＩＲ信号はホワイトバランス調整部１５には入力しなくても良い。これは、ＩＲ信号には色情報が存在しないからである。
【００３４】
次に、図１に示されている輝度／クロマ演算器２２について説明する。
【００３５】
輝度演算器２２に関しては、通常の輝度Ｙマトリクスに可視光味付け係数ｋを掛けて、ＩＲ成分を加算したもので良い。
【００３６】
Ｙ＝Ｉ＋ｋ(ｒ*Ｒ＋ｇ*Ｇ＋ｂ*Ｂ) …（１）
ここで、Ｉとは、ＩＲ信号の信号レベルを表す。ｋ，ｒ，ｇ，ｂは正の実数である。
【００３７】
Ｙマトリクス（ｒ，ｇ，ｂ）については、各種応用があると思われるが、例えば、標準光源の白を撮像した場合のレンズ、プリズム、光学フィルタ、撮像素子を掛け合わせたＲＧＢ分光感度比を参考に設定しても良い。例えば、３２００Ｋを標準光源の色温度とした結果、ＲＧＢ分光感度比が（３：６：１）と略一致しているのならば、Ｙマトリクス係数を（３：６：１）にしても良い。
【００３８】
Ｙ＝Ｉ＋ｋ（０．３＊Ｒ＋０．６＊Ｇ＋０．１＊Ｂ） …（２）
または、例えば、５６００Ｋを標準光源の色温度とした結果、ＲＧＢ分光感度比が（２：７：１）と略一致しているのならば、Ｙマトリクス係数を（２：７：１）にしても良い。
【００３９】
Ｙ＝Ｉ＋ｋ（０．２＊Ｒ＋０．７＊Ｇ＋０．１＊Ｂ） …（３）
また、撮像条件（ゲイン）や画像処理条件（ノイズキャンセル係数、画像画枠の切り出し）の変化に応じて輝度Ｓ／Ｎが変化する場合等は、可視光味付け係数ｋではなく、例えば、画像処理条件に基づいた、場合分けファジー関数ｆ(χ)を用いても良い。
【００４０】
Ｙ＝Ｉ＋ｆ（χ）＊（ｒ＊Ｒ＋ｇ＊Ｇ＋ｂ＊Ｂ） …（４）
ここで、χは撮像条件（ゲイン）とする。
【００４１】
クロマ演算器に関しては、色相（hue ）と、彩度（Saturation）とを、図１に示された（Ｒ’，Ｇ，Ｂ’）から演算すれば良い。クロマ演算器ではＩＲ信号は用いられない。これは、ＩＲ信号には色情報が存在しないからである。また、色再現性については、輝度ＹとクロマＣとの信号レベルバランスが重要であり、輝度Ｙに階調性処理が成された場合には、輝度階調性に基づいてクロマＣにも同様の階調性処理を施すべきである。
【００４２】
次に、前記Ｒｃｈ調整操作部２０について説明する。
【００４３】
Ｒｃｈ調整部１９には、Ｒｃｈ調整操作部２０と、可視赤外比演算器１７とが接続されている。Ｒｃｈ調整操作部２０とは特定分光調整操作部であり、ユーザが出力映像を目視してＲ信号とＩＲ信号との分離境界値を定めるマニュアル調整操作部のことであり、操作部材の一例としては、ダイヤル、レバー、釦等が考えられる。
【００４４】
次に、前記可視赤外比演算器１７について説明する。
【００４５】
この可視赤外比演算器１７は、被写体の光源が略一致する１シーンについて、図２で示されるダミーレンズ２６とＩＲカットフィルタ２７とを相互に出し入れして、個々に撮像し、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３が出力するＲ信号とＩＲ信号との可視赤外比率を算出する演算器である。つまり、図３に示されたＲ受光量とＩＲ受光量との分離境界値を定める演算器であり、Ｒｃｈ調整を自動調整することを目的としている。
【００４６】
ここで、図２に示されるダミーレンズ２６とは、可視光と赤外線の双方共に透過するレンズである。このダミーレンズ２６の光路長は、ＩＲカットフィルタ２７の光路長と略一致するようにできている。尚、ＩＲカットフィルタ２７の光路長が無視できる場合には、必ずしもダミーレンズ２６を搭載しなくても良い。
【００４７】
このように、図１に示される撮像装置１０の構成は、Ｒｃｈ調整部１９にＲｃｈ調整操作部２０と、可視赤外比演算器１７とが並列に接続されているので、可視赤外比演算器１７にてＲｃｈ比率の粗調整をした後、Ｒｃｈ調整操作部２０にてＲｃｈ比率の微調整をするような２段階調整にすることも可能である。
【００４８】
本実施形態の撮像装置１０は、図１に示されるホワイトバランス操作部１６により、ユーザの好みに合わせてホワイトバランスをマニュアル調整することが可能である。ユーザがマニュアル操作にてホワイトバランスを調整する場合は、必ずしも、図４に示されるようなホワイトバランスの解と一致するとは限らない。何故ならば、定量的な白とユーザが好む定性的な白とは異なることがあるからである。
【００４９】
また、ホワイトバランス調整の後にＲｃｈ調整がなされた場合は、Ｒ信号とＩＲ信号との分離境界値の変動と連動して、ホワイトバランスが保たれるべきである。一例としては、Ｒ信号の分離境界値の増減比に反比例してＲｃｈホワイトバランスゲインを増減する回路構成を、図１に示されるホワイトバランス調整部１５内に備えることが考えられる。
【００５０】
Ｒ信号の分離境界値の変動をホワイトバランス調整部１５に反映させるために、Ｒｃｈ調整部１９とホワイトバランス調整部１５とは接続されている方が良い。
【００５１】
次に、図５を参照して、本実施形態による色ベクタ調整部２３について説明する。
【００５２】
図５に示されるように、色ベクタ調整部２３とは、ベクタ表示枠３５内のベクトルスコープ上の概念にて色補正するものであり、必ずしもベクタ表示しなくても良いが、ベクタ表示した場合には、人間の視覚特性と直感的に一致しやすい調整操作性が得られる。
【００５３】
色ベクタ調整部２３の一例としては、Ｒゲイン調整、Ｃｙゲイン調整、Ｍｇ色相調整、低彩度Ｍｇの色消し調整（低彩度マジェンダ色を更に低彩度にする調整）、肌色調整、緑葉色調整、青色調整、等がある。前述してきたＲｃｈ調整部１９は、全体の色調をおおよそ合わせる目的で調整し、より詳細な色表現には色ベクタ調整部２３を用いた方が、表現上豊かなカラーコレクト処理が可能となる。
【００５４】
尚、ベクタ表示以外の表示手法としては、例えば、各調整項目を帯グラフで表示させ、帯状の長方形の区切り位置にて調整量を表しても良い。
【００５５】
また、図５に示される色ベクタ調整部２３は、図１に示された色ベクタ調整部２３のように、輝度／クロマ演算器２２に結線しても良い。また、色ベクタ調整部２３は、専用のベクタ表示部にて表示しても良いし、或いは映像出力部にベクタ信号を重畳させても良いし、更にＥＶＦ（電子ビューファインダ）に重畳表示、または切り替え表示させても良い。
【００５６】
ユーザにとって、画像の色再現性の良し悪しについては、必ずしも定量的な色再現が好まれるとも限らないもので、期待色、または記憶色が好まれることもある。また、映像表現上の色に調整したい場合もある。そこで、図５に示される色ベクタ調整部２３が、Ｒｃｈ調整部１９とは別の構成として存在していた方が良い。
【００５７】
また、前記（１）式で記した、可視光味付け係数ｋを大きくすればするほど、ノイズメータ上の輝度Ｓ／Ｎは劣化することがあり、特に０．１ルクス以下の被写体では色ベクタ調整部が必須となるシーンも考えられる。
【００５８】
尚、前記（１）式で記した可視光味付け係数ｋの調整操作を色ベクタ調整部２３内に組み込んで、可視光味付け係数ｋの調整と色ベクタ調整とを、ユーザが連動してマニュアル操作できるようにしても良い。可視光味付け係数ｋの調整操作部材の一例としては、ダイヤル、レバー、釦、タッチパネル等が考えられる。
【００５９】
前述したように、本実施形態に於ける撮像装置は、光学プリズムを有する撮像装置に於いて、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する場合でも、Ｒｃｈ調整部１９によってＲ信号とＩＲ信号との分離境界値を定め、Ｒ／ＩＲ分離器１８にてＲ信号とＩＲ信号とを分離することで、色再現性のある映像信号（Ｙ，Ｃ）を得ることができる。
【００６０】
尚、低照度下の被写体ではなく、可視光のみを利用して撮像する通常撮像モードの場合には、図２で示されるＩＲカットフィルタ２７を光路３０上に装着し、ダミーレンズ２６を光路３０上から外すようにすれば良い。また、通常撮像モード時には、図１に示されるＲ／ＩＲ分離器１８は、Ｒ信号を素通しするように構成しても良い。
【００６１】
尚、本発明の撮像装置は、報道用動画カメラ、映画用動画カメラ、コンテンツ制作用動画カメラ、静止画カメラ、監視カメラ、セキュリティカメラ、計測器、医療用動画カメラ、医療用静止画カメラ等に応用が可能である。
【００６２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６３】
更に、前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態による撮像装置の電気系の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による光学ブロックの構成例を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態による撮像装置に於いて、白を撮像した各ｃｈ毎の受光量を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態による撮像装置のホワイトバランス調整部を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による撮像装置の色ベクタ調整部の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…撮像装置、１１…青色チャネル（Ｂｃｈ）撮像素子、１２…緑色チャネル（Ｇｃｈ）撮像素子、１３…赤色チャネル及び赤外線チャネル（Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ）撮像素子、１５…ホワイトバランス調整部、１６…ホワイトバランス操作部、１７…可視赤外比演算器、１８…Ｒ／ＩＲ分離器、１９…Ｒｃｈ調整部、２０…Ｒｃｈ調整操作部、２２…輝度／クロマ演算器、２３…色ベクタ調整部、２５…レンズ、２６…ダミーレンズ、２７…ＩＲカットフィルタ、２８…ギャップレスプリズム、３０…光路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、より詳細には、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
簡単な膜構成より成る色分解光学系を使用することにより、赤外モード撮像時に可視域から離れた波長領域の赤外光束を用いて可視域の光束と分離して撮像することができるカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラに関する技術が、例えば、下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されたカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラは、対物レンズを通過した被写体からの光束を、色分解光学系を介して少なくとも青色光、赤色光、緑色光の３つの色光に色分解し、該３つの色光に対応する撮像素子へ導くと共に、該被写体と該撮像素子との間の光路中に赤外線を阻止する赤外線阻止フィルター又は赤外線を透過する赤外線透過フィルターを着脱させることにより、カラーモード撮像と赤外モード撮像との切り替えを行なうカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラであって、該色分解光学系は少なくとも３つのプリズムブロックより成り、該３つのプリズムブロックのうち、該被写体からの光束を入射させるプリズムブロックは、その透過反射面の一部に青色光及び赤外光を反射させ、残りの色光を透過させる青反射ダイクロイック膜が施されており、該青反射ダイクロイック膜は、その基本膜構成を高屈折率層膜と低屈折率層膜との光学膜厚比が３：１で１２層以上の交互層より構成されており、該赤外線阻止フィルターを光路内に挿入したときには、該青色用の撮像素子から取り出す信号をカラー画像の青色信号として取り出し、該赤外線阻止フィルターを光路内から取り外し、該赤外線透過フィルターを光路内に挿入したときには、該青色用の撮像素子から取り出す信号を赤外画像の信号として取り出すことにより、カラーモード撮像と赤外モード撮像との切り替えを行なうようにしたことを特徴としている。
【特許文献１】特開平８−２７５１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１に記載のカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラでは、該被写体と該撮像素子との間の光路中に赤外線を阻止する赤外線阻止フィルター又は赤外線を透過する赤外線透過フィルターを着脱させることにより、カラーモード撮像と赤外モード撮像との切り替える技術が記載されている。そして、青色光及び赤外光を反射させる青反射ダイクロイック膜に用いる蒸着物質及びその膜構成を適切に設定し、簡単な膜構成より成る色分解光学系を用いることにより、赤外モード撮像時に於いて、可視域から離れた波長領域の赤外光束を用いて可視域の光束と分離して撮像（赤外画像の撮影）することができることを目的としている。
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載のカラーモード・赤外モード共用型テレビカメラは、赤外線領域に於いても撮像可能な共用構成の撮像装置ではあるものの、赤外モード時で得られる画像はモノクロ画像であり、カラーモードと赤外モードとの混合モードについての記載はない。
【０００６】
したがって本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、光学プリズムを有する撮像装置に於いて、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する場合でも、色再現性のある画像を得ることのできる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、被写体の光学像を波長分光する光学プリズムと、前記被写体から前記光学プリズムまでの光路上に対し進退可能な赤外線カットフィルタと、前記光学プリズムにより分光された波長毎に配置される複数の撮像素子と、を備えた撮像装置であって、前記複数の撮像素子の１つは特定分光と赤外線との双方を受光する赤外線混合撮像素子であり、前記赤外線カットフィルタが前記光路上から出された場合に、前記赤外線混合撮像素子から出力される赤外線混合画像データから特定分光信号と赤外線信号とに分離するための赤外線分離器を具備することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、前記赤外線カットフィルタと光路長が略一致するダミーレンズを更に具備し、前記赤外線カットフィルタが前記光路上から出された場合には、前記ダミーレンズが被写体と前記撮像素子との光路上に装着されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、前記赤外線混合画像データから前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を設定する特定分光調整手段と、前記複数の撮像素子から出力される画像データのホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整手段と、前記複数の撮像素子から出力される画像データに基づいて画像の輝度を演算する輝度演算器と、前記複数の撮像素子から出力される画像データに基づいて画像のクロマを演算するクロマ演算器と、を更に具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に於いて、前記光学プリズムはプリズム部材にエアーギャップを設けないギャップレスプリズムであり、前記ギャップレスプリズムにより青色波長分光と緑色波長分光をなすことで、前記赤外線混合撮像素子は赤色波長撮像素子と赤外線撮像素子とを兼ねることが可能となることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明に於いて、前記輝度演算器には可視光味付け係数ｋによる輝度マトリクスの調整が可能であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明に於いて、被写体に対して前記赤外線カットフィルタを挿入して撮像することで前記特定分光信号を測定し、前記赤外線カットフィルタを外して撮像することで前記赤外線信号を差分算出し、前記特定分光信号と前記赤外線信号とから可視赤外比率を演算する可視赤外比演算器を更に具備し、前記特定分光調整手段は、前記可視赤外比率に基づいて前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を自動設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明に於いて、前記特定分光調整手段には特定分光調整操作部が接続されており、前記特定分光調整手段は前記可視赤外比演算器と前記特定分光調整操作部との入力切り替えが可能であることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明に於いて、前記ホワイトバランス調整手段にはホワイトバランス操作部が接続されており、前記ホワイトバランス操作部からホワイトバランスの手動調整をすることが可能であり、前記ホワイトバランス操作部から前記ホワイトバランスの手動調整をした後で、前記特定分光調整手段により設定された前記分離境界値の変動が発生した場合には、前記分離境界値の変動を前記ホワイトバランス調整手段に入力することで前記ホワイトバランスの手動調整が保たれることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明に於いて、手動で色補正を施すことができる色ベクタ調整部を更に具備し、前記色ベクタ調整部は、Ｒゲイン調整、Ｃｙゲイン調整、Ｍｇ色相調整、低彩度Ｍｇ色消し調整、肌色調整、緑葉色調整、青色調整、のうち少なくとも１つ以上の調整が可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光学プリズムを有する撮像装置に於いて、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する場合でも、色再現性のある画像が得られる撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による撮像装置の電気系の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に於いて、この撮像装置１０は、青色（Ｂ）用の青色チャネル（Ｂｃｈ）撮像素子１１と、緑色（Ｇ）用の緑色チャネル（Ｇｃｈ）撮像素子１２と、赤外線混合撮像素子としての赤色（Ｒ）用の赤色チャネル及び赤外線チャネル（Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ）撮像素子１３と、ホワイトバランス調整部１５と、ホワイトバランス操作部１６と、可視赤外比演算器１７と、Ｒ／ＩＲ分離器１８と、Ｒｃｈ調整部１９と、Ｒｃｈ調整操作部２０と、輝度／クロマ演算器２２と、色ベクタ調整部２３と、より構成されている。
【００２０】
このような構成の撮像装置１０は、低照度下の被写体（図示せず）に対して赤外線を照射して、被写体の赤外線反射率を画像データの輝度に反映させるものである。また、Ｒｃｈ撮像素子とＩＲｃｈ撮像素子とを１つの撮像素子で兼用しているため、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する場合に於いては、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３からは、Ｒ＋ＩＲ信号が出力される。このＲ＋ＩＲ信号の分離方法は、Ｒ，Ｇ，Ｂのホワイトバランス、及びカラーバランスに基づいて、Ｒ信号とＩＲ信号との分離境界値を設定し、その分離境界値に基づいて、Ｒ信号とＩＲ信号とに分離するものである。この分離境界値の設定には、手動調整と自動調整とがあるが、詳細は後述する。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態による光学ブロックの構成例を示した図である。
【００２２】
図２に於いて、この光学ブロックは、レンズ２５と、ダミーレンズ２６と、ＩＲカットフィルタ２７と、ギャップレスプリズム２８と、Ｂｃｈ撮像素子１１と、Ｇｃｈ撮像素子１２と、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３と、より構成されている。前記ＩＲカットフィルタ２７は、図示されない被写体からレンズ２５を介してギャップレスプリズム２８までの光路３０から進退可能に設けられている。また、前記Ｂｃｈ撮像素子１１と、Ｇｃｈ撮像素子１２と、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３とについては、図１に示される撮像装置１０の構成のように結線される。
【００２３】
図２では、一例として、プリズム部材にエアーギャップを設けないギャップレスプリズム２８が用いられているが、撮像装置の用途によっては、ギャップ型プリズムを用いても良い。ギャップレスプリズム２８を用いる利点には、光学プリズムの小型化が図れる点と、ＩＲカットフィルタ２７を光路３０上から外すだけで、容易にＲｃｈとＩＲｃｈとを合わせた波長分光ができる点が挙げられる。また、図２では、撮像素子１３がＲｃｈとＩＲｃｈとを兼用しているが、ＩＲｃｈと兼用する色はＲｃｈに限らなくとも良い。しかし、ＲｃｈとＩＲｃｈとを兼用したＲｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３にて設計する場合には、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３のみ、長波長の感度を優先した撮像素子を用いても良い。
【００２４】
次に、図１に示されるホワイトバランス調整部１５について説明する。
【００２５】
Ｂｃｈ撮像素子１１から出力されるＢ信号と、Ｇｃｈ撮像素子１２から出力されるＧ信号と、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３から出力されるＲ＋ＩＲ信号をＲ／ＩＲ分離器１８にて分離して得られるＲ信号は、ホワイトバランス調整部１５によりホワイトバランスが調整される。このホワイトバランスについて図３及び図４を参照して説明する。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態による撮像装置に於いて、白を撮像した各ｃｈ毎の受光量を示すグラフである。或いは、この図３は、撮像素子の実効画素内に設定されるホワイトバランスデータ取得エリアから取得された、各ｃｈ毎の相対受光量を示すグラフであっても良い。
【００２７】
図３に示されるように、Ｒ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３から取得される受光量は、ＲｃｈとＩＲｃｈとであって分離されておらずに混在している。そのため、本実施形態に於ける撮像装置１０では、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３に混在しているＲ信号とＩＲ信号とを、Ｒ／ＩＲ分離器１８にて分離してから、ホワイトバランスの調整をする必要がある。
【００２８】
前記Ｒ／ＩＲ分離器１８は、赤外線混合撮像素子であるＲｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３に混在している赤外線混合画像データであるＲ信号とＩＲ信号を、特定分光信号（Ｒ信号）と赤外線信号（ＩＲ信号）とに分離するために設けられている。そして、図１に示されるように、Ｒ／ＩＲ分離器１８には、Ｒｃｈ調整部１９が接続されていることがわかる。このＲｃｈ調整部１９は、赤外線混合画像データから、前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を設定するための特定分光調整手段である。そして、このＲｃｈ調整部１９により、Ｒ信号とＩＲ信号との分離境界値が定められることで、Ｒ信号とＩＲ信号とが分離されている。Ｒ信号とＩＲ信号が分離されてから、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色信号の信号レベルが略一致するように、ホワイトバランスゲインを掛けるべきである。
【００２９】
Ｒｃｈ調整部１９には手動調整と自動調整とがあるが、手動調整の場合は、画像画枠全体のカラーバランスを基準にＲｃｈの粗調整を行い、ホワイトバランスを取り直した後、再びＲｃｈの微調整を行うと良い。自動調整については後述する。
【００３０】
また、ホワイトバランスをマニュアルにて調整する際は、図１に示されるホワイトバランス操作部１６により行われる。操作部材の一例としては、ダイヤル、レバー、釦等が考えられる。
【００３１】
図４は、本発明の一実施形態による撮像装置のホワイトバランス調整部１５の信号レベルを示すグラフである。
【００３２】
図４ではホワイトバランス調整の一例として、Ｇ信号のホワイトバランスゲインを×１倍に固定しているが、これはホワイトバランス調整部１５の回路規模を考慮したものであり、必ずしもゲインを×１倍に固定しなければならないわけではない。しかしながら、図４に示されるように、Ｒ信号とＢ信号とに対してのみホワイトバランスゲインを掛けた場合は、ＩＲ信号とＧ信号との比率は保たれたままであるという特徴がある。
【００３３】
また、図１に示されるように、ＩＲ信号はホワイトバランス調整部１５には入力しなくても良い。これは、ＩＲ信号には色情報が存在しないからである。
【００３４】
次に、図１に示されている輝度／クロマ演算器２２について説明する。
【００３５】
輝度演算器２２に関しては、通常の輝度Ｙマトリクスに可視光味付け係数ｋを掛けて、ＩＲ成分を加算したもので良い。
【００３６】
Ｙ＝Ｉ＋ｋ(ｒ*Ｒ＋ｇ*Ｇ＋ｂ*Ｂ) …（１）
ここで、Ｉとは、ＩＲ信号の信号レベルを表す。ｋ，ｒ，ｇ，ｂは正の実数である。
【００３７】
Ｙマトリクス（ｒ，ｇ，ｂ）については、各種応用があると思われるが、例えば、標準光源の白を撮像した場合のレンズ、プリズム、光学フィルタ、撮像素子を掛け合わせたＲＧＢ分光感度比を参考に設定しても良い。例えば、３２００Ｋを標準光源の色温度とした結果、ＲＧＢ分光感度比が（３：６：１）と略一致しているのならば、Ｙマトリクス係数を（３：６：１）にしても良い。
【００３８】
Ｙ＝Ｉ＋ｋ（０．３＊Ｒ＋０．６＊Ｇ＋０．１＊Ｂ） …（２）
または、例えば、５６００Ｋを標準光源の色温度とした結果、ＲＧＢ分光感度比が（２：７：１）と略一致しているのならば、Ｙマトリクス係数を（２：７：１）にしても良い。
【００３９】
Ｙ＝Ｉ＋ｋ（０．２＊Ｒ＋０．７＊Ｇ＋０．１＊Ｂ） …（３）
また、撮像条件（ゲイン）や画像処理条件（ノイズキャンセル係数、画像画枠の切り出し）の変化に応じて輝度Ｓ／Ｎが変化する場合等は、可視光味付け係数ｋではなく、例えば、画像処理条件に基づいた、場合分けファジー関数ｆ(χ)を用いても良い。
【００４０】
Ｙ＝Ｉ＋ｆ（χ）＊（ｒ＊Ｒ＋ｇ＊Ｇ＋ｂ＊Ｂ） …（４）
ここで、χは撮像条件（ゲイン）とする。
【００４１】
クロマ演算器に関しては、色相（hue ）と、彩度（Saturation）とを、図１に示された（Ｒ’，Ｇ，Ｂ’）から演算すれば良い。クロマ演算器ではＩＲ信号は用いられない。これは、ＩＲ信号には色情報が存在しないからである。また、色再現性については、輝度ＹとクロマＣとの信号レベルバランスが重要であり、輝度Ｙに階調性処理が成された場合には、輝度階調性に基づいてクロマＣにも同様の階調性処理を施すべきである。
【００４２】
次に、前記Ｒｃｈ調整操作部２０について説明する。
【００４３】
Ｒｃｈ調整部１９には、Ｒｃｈ調整操作部２０と、可視赤外比演算器１７とが接続されている。Ｒｃｈ調整操作部２０とは特定分光調整操作部であり、ユーザが出力映像を目視してＲ信号とＩＲ信号との分離境界値を定めるマニュアル調整操作部のことであり、操作部材の一例としては、ダイヤル、レバー、釦等が考えられる。
【００４４】
次に、前記可視赤外比演算器１７について説明する。
【００４５】
この可視赤外比演算器１７は、被写体の光源が略一致する１シーンについて、図２で示されるダミーレンズ２６とＩＲカットフィルタ２７とを相互に出し入れして、個々に撮像し、Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ撮像素子１３が出力するＲ信号とＩＲ信号との可視赤外比率を算出する演算器である。つまり、図３に示されたＲ受光量とＩＲ受光量との分離境界値を定める演算器であり、Ｒｃｈ調整を自動調整することを目的としている。
【００４６】
ここで、図２に示されるダミーレンズ２６とは、可視光と赤外線の双方共に透過するレンズである。このダミーレンズ２６の光路長は、ＩＲカットフィルタ２７の光路長と略一致するようにできている。尚、ＩＲカットフィルタ２７の光路長が無視できる場合には、必ずしもダミーレンズ２６を搭載しなくても良い。
【００４７】
このように、図１に示される撮像装置１０の構成は、Ｒｃｈ調整部１９にＲｃｈ調整操作部２０と、可視赤外比演算器１７とが並列に接続されているので、可視赤外比演算器１７にてＲｃｈ比率の粗調整をした後、Ｒｃｈ調整操作部２０にてＲｃｈ比率の微調整をするような２段階調整にすることも可能である。
【００４８】
本実施形態の撮像装置１０は、図１に示されるホワイトバランス操作部１６により、ユーザの好みに合わせてホワイトバランスをマニュアル調整することが可能である。ユーザがマニュアル操作にてホワイトバランスを調整する場合は、必ずしも、図４に示されるようなホワイトバランスの解と一致するとは限らない。何故ならば、定量的な白とユーザが好む定性的な白とは異なることがあるからである。
【００４９】
また、ホワイトバランス調整の後にＲｃｈ調整がなされた場合は、Ｒ信号とＩＲ信号との分離境界値の変動と連動して、ホワイトバランスが保たれるべきである。一例としては、Ｒ信号の分離境界値の増減比に反比例してＲｃｈホワイトバランスゲインを増減する回路構成を、図１に示されるホワイトバランス調整部１５内に備えることが考えられる。
【００５０】
Ｒ信号の分離境界値の変動をホワイトバランス調整部１５に反映させるために、Ｒｃｈ調整部１９とホワイトバランス調整部１５とは接続されている方が良い。
【００５１】
次に、図５を参照して、本実施形態による色ベクタ調整部２３について説明する。
【００５２】
図５に示されるように、色ベクタ調整部２３とは、ベクタ表示枠３５内のベクトルスコープ上の概念にて色補正するものであり、必ずしもベクタ表示しなくても良いが、ベクタ表示した場合には、人間の視覚特性と直感的に一致しやすい調整操作性が得られる。
【００５３】
色ベクタ調整部２３の一例としては、Ｒゲイン調整、Ｃｙゲイン調整、Ｍｇ色相調整、低彩度Ｍｇの色消し調整（低彩度マジェンダ色を更に低彩度にする調整）、肌色調整、緑葉色調整、青色調整、等がある。前述してきたＲｃｈ調整部１９は、全体の色調をおおよそ合わせる目的で調整し、より詳細な色表現には色ベクタ調整部２３を用いた方が、表現上豊かなカラーコレクト処理が可能となる。
【００５４】
尚、ベクタ表示以外の表示手法としては、例えば、各調整項目を帯グラフで表示させ、帯状の長方形の区切り位置にて調整量を表しても良い。
【００５５】
また、図５に示される色ベクタ調整部２３は、図１に示された色ベクタ調整部２３のように、輝度／クロマ演算器２２に結線しても良い。また、色ベクタ調整部２３は、専用のベクタ表示部にて表示しても良いし、或いは映像出力部にベクタ信号を重畳させても良いし、更にＥＶＦ（電子ビューファインダ）に重畳表示、または切り替え表示させても良い。
【００５６】
ユーザにとって、画像の色再現性の良し悪しについては、必ずしも定量的な色再現が好まれるとも限らないもので、期待色、または記憶色が好まれることもある。また、映像表現上の色に調整したい場合もある。そこで、図５に示される色ベクタ調整部２３が、Ｒｃｈ調整部１９とは別の構成として存在していた方が良い。
【００５７】
また、前記（１）式で記した、可視光味付け係数ｋを大きくすればするほど、ノイズメータ上の輝度Ｓ／Ｎは劣化することがあり、特に０．１ルクス以下の被写体では色ベクタ調整部が必須となるシーンも考えられる。
【００５８】
尚、前記（１）式で記した可視光味付け係数ｋの調整操作を色ベクタ調整部２３内に組み込んで、可視光味付け係数ｋの調整と色ベクタ調整とを、ユーザが連動してマニュアル操作できるようにしても良い。可視光味付け係数ｋの調整操作部材の一例としては、ダイヤル、レバー、釦、タッチパネル等が考えられる。
【００５９】
前述したように、本実施形態に於ける撮像装置は、光学プリズムを有する撮像装置に於いて、低照度下の被写体に対して赤外線を利用して撮像する場合でも、Ｒｃｈ調整部１９によってＲ信号とＩＲ信号との分離境界値を定め、Ｒ／ＩＲ分離器１８にてＲ信号とＩＲ信号とを分離することで、色再現性のある映像信号（Ｙ，Ｃ）を得ることができる。
【００６０】
尚、低照度下の被写体ではなく、可視光のみを利用して撮像する通常撮像モードの場合には、図２で示されるＩＲカットフィルタ２７を光路３０上に装着し、ダミーレンズ２６を光路３０上から外すようにすれば良い。また、通常撮像モード時には、図１に示されるＲ／ＩＲ分離器１８は、Ｒ信号を素通しするように構成しても良い。
【００６１】
尚、本発明の撮像装置は、報道用動画カメラ、映画用動画カメラ、コンテンツ制作用動画カメラ、静止画カメラ、監視カメラ、セキュリティカメラ、計測器、医療用動画カメラ、医療用静止画カメラ等に応用が可能である。
【００６２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６３】
更に、前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態による撮像装置の電気系の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による光学ブロックの構成例を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態による撮像装置に於いて、白を撮像した各ｃｈ毎の受光量を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態による撮像装置のホワイトバランス調整部を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による撮像装置の色ベクタ調整部の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…撮像装置、１１…青色チャネル（Ｂｃｈ）撮像素子、１２…緑色チャネル（Ｇｃｈ）撮像素子、１３…赤色チャネル及び赤外線チャネル（Ｒｃｈ＋ＩＲｃｈ）撮像素子、１５…ホワイトバランス調整部、１６…ホワイトバランス操作部、１７…可視赤外比演算器、１８…Ｒ／ＩＲ分離器、１９…Ｒｃｈ調整部、２０…Ｒｃｈ調整操作部、２２…輝度／クロマ演算器、２３…色ベクタ調整部、２５…レンズ、２６…ダミーレンズ、２７…ＩＲカットフィルタ、２８…ギャップレスプリズム、３０…光路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光学像を波長分光する光学プリズムと、
前記被写体から前記光学プリズムまでの光路上に対し進退可能な赤外線カットフィルタと、
前記光学プリズムにより分光された波長毎に配置される複数の撮像素子と、
を備えた撮像装置であって、
前記複数の撮像素子の１つは特定分光と赤外線との双方を受光する赤外線混合撮像素子であり、
前記赤外線カットフィルタが前記光路上から出された場合に、前記赤外線混合撮像素子から出力される赤外線混合画像データから特定分光信号と赤外線信号とに分離するための赤外線分離器を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記赤外線カットフィルタと光路長が略一致するダミーレンズを更に具備し、
前記赤外線カットフィルタが前記光路上から出された場合には、前記ダミーレンズが被写体と前記撮像素子との光路上に装着されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記赤外線混合画像データから前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を設定する特定分光調整手段と、
前記複数の撮像素子から出力される画像データのホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整手段と、
前記複数の撮像素子から出力される画像データに基づいて画像の輝度を演算する輝度演算器と、
前記複数の撮像素子から出力される画像データに基づいて画像のクロマを演算するクロマ演算器と、
を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光学プリズムはプリズム部材にエアーギャップを設けないギャップレスプリズムであり、
前記ギャップレスプリズムにより青色波長分光と緑色波長分光をなすことで、前記赤外線混合撮像素子は赤色波長撮像素子と赤外線撮像素子とを兼ねることが可能となることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記輝度演算器には可視光味付け係数ｋによる輝度マトリクスの調整が可能であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
被写体に対して前記赤外線カットフィルタを挿入して撮像することで前記特定分光信号を測定し、前記赤外線カットフィルタを外して撮像することで前記赤外線信号を差分算出し、前記特定分光信号と前記赤外線信号とから可視赤外比率を演算する可視赤外比演算器を更に具備し、
前記特定分光調整手段は、前記可視赤外比率に基づいて前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を自動設定することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記特定分光調整手段には特定分光調整操作部が接続されており、前記特定分光調整手段は前記可視赤外比演算器と前記特定分光調整操作部との入力切り替えが可能であることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記ホワイトバランス調整手段にはホワイトバランス操作部が接続されており、前記ホワイトバランス操作部からホワイトバランスの手動調整をすることが可能であり、前記ホワイトバランス操作部から前記ホワイトバランスの手動調整をした後で、前記特定分光調整手段により設定された前記分離境界値の変動が発生した場合には、前記分離境界値の変動を前記ホワイトバランス調整手段に入力することで前記ホワイトバランスの手動調整が保たれることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
手動で色補正を施すことができる色ベクタ調整部を更に具備し、
前記色ベクタ調整部は、Ｒゲイン調整、Ｃｙゲイン調整、Ｍｇ色相調整、低彩度Ｍｇ色消し調整、肌色調整、緑葉色調整、青色調整、のうち少なくとも１つ以上の調整が可能であることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１】
被写体の光学像を波長分光する光学プリズムと、
前記被写体から前記光学プリズムまでの光路上に対し進退可能な赤外線カットフィルタと、
前記光学プリズムにより分光された波長毎に配置される複数の撮像素子と、
を備えた撮像装置であって、
前記複数の撮像素子の１つは特定分光と赤外線との双方を受光する赤外線混合撮像素子であり、
前記赤外線カットフィルタが前記光路上から出された場合に、前記赤外線混合撮像素子から出力される赤外線混合画像データから特定分光信号と赤外線信号とに分離するための赤外線分離器を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記赤外線カットフィルタと光路長が略一致するダミーレンズを更に具備し、
前記赤外線カットフィルタが前記光路上から出された場合には、前記ダミーレンズが被写体と前記撮像素子との光路上に装着されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記赤外線混合画像データから前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を設定する特定分光調整手段と、
前記複数の撮像素子から出力される画像データのホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整手段と、
前記複数の撮像素子から出力される画像データに基づいて画像の輝度を演算する輝度演算器と、
前記複数の撮像素子から出力される画像データに基づいて画像のクロマを演算するクロマ演算器と、
を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光学プリズムはプリズム部材にエアーギャップを設けないギャップレスプリズムであり、
前記ギャップレスプリズムにより青色波長分光と緑色波長分光をなすことで、前記赤外線混合撮像素子は赤色波長撮像素子と赤外線撮像素子とを兼ねることが可能となることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記輝度演算器には可視光味付け係数ｋによる輝度マトリクスの調整が可能であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
被写体に対して前記赤外線カットフィルタを挿入して撮像することで前記特定分光信号を測定し、前記赤外線カットフィルタを外して撮像することで前記赤外線信号を差分算出し、前記特定分光信号と前記赤外線信号とから可視赤外比率を演算する可視赤外比演算器を更に具備し、
前記特定分光調整手段は、前記可視赤外比率に基づいて前記特定分光信号と前記赤外線信号との分離境界値を自動設定することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記特定分光調整手段には特定分光調整操作部が接続されており、前記特定分光調整手段は前記可視赤外比演算器と前記特定分光調整操作部との入力切り替えが可能であることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記ホワイトバランス調整手段にはホワイトバランス操作部が接続されており、前記ホワイトバランス操作部からホワイトバランスの手動調整をすることが可能であり、前記ホワイトバランス操作部から前記ホワイトバランスの手動調整をした後で、前記特定分光調整手段により設定された前記分離境界値の変動が発生した場合には、前記分離境界値の変動を前記ホワイトバランス調整手段に入力することで前記ホワイトバランスの手動調整が保たれることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
手動で色補正を施すことができる色ベクタ調整部を更に具備し、
前記色ベクタ調整部は、Ｒゲイン調整、Ｃｙゲイン調整、Ｍｇ色相調整、低彩度Ｍｇ色消し調整、肌色調整、緑葉色調整、青色調整、のうち少なくとも１つ以上の調整が可能であることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１３１２９２（Ｐ２００８−１３１２９２Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１３３５４（Ｐ２００６−３１３３５４）
【出願日】平成１８年１１月２０日（２００６．１１．２０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２０日（２００６．１１．２０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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