JP6559031B2 - 撮像装置又は監視カメラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に昼夜ともに被写体認識を可能とする監視カメラ装置に代表される、ネットワーク及びクライアントが接続された装置に関する。

特許文献１には、監視カメラ装置において赤外カットフィルタとダミーガラスを備えたフィルタ枠にアクチュエータを取り付け、入射開口部に対してフィルタ枠の位置を移動させることにより赤外カットフィルタとダミーガラスを切替える技術が開示されている。

また、太陽光のような強い光が水面や窓ガラスに反射して、その反射光が入射する場合でも良好な画像を取得するために、反射光に多く含まれる特定の偏光成分を除去する偏光フィルタをカメラのレンズ前面に装着したものがある。特許文献２には、撮影方向が回動するカメラ装置において、カメラ部の前面の光入射部に偏光フィルタを配置し、カメラ装置が回動する間の短時間で偏光フィルタを光の透過方向に対して回転制御して不要光を除去する技術が開示されている。

更に、特許文献３には、偏光フィルタをカメラのレンズ装置の内部に備えたものであって、レンズ装置に内蔵された絞り部に連動する偏光フィルタを光の透過方向に対して回転させることで反射光による画質の低下を防止する技術が開示されている。

特開２０１２−１７３５２３号公報 特開２０１４−１８６３０２号公報 特開２０１４−１６０１８０号公報

しかしながら、特許文献２に開示された従来技術では、カメラ部の被写体側前面に偏光フィルタを配置している。そのため、広い画角範囲を撮影する必要がある監視カメラのレンズ構成では、一般的に前側のレンズが大きくなるため偏光フィルタも大きくなり、装置の小型化を妨げるという課題がある。

また、特許文献３に開示された従来技術では、絞りの開口径に連動して偏光フィルタが挿入されるため、光量が必要になる夜間時において絞り値を絞ると偏光フィルタが挿入されるおそれがある。そして、絞り値を絞ると被写界深度を深くできるが、挿入された偏光フィルタにより全体光量の低下が引き起こされるので、撮像素子の感度を上げなければならず、結果として画質が低下するという課題がある。

また、偏光フィルタの透過膜を構成する成分は、赤外線が照射されると分解されやすく、透過膜の性能が劣化しやすいことが知られている。そのため、夜間時に遠くの被写体を認識させるために赤外線の照明が行われる監視カメラ装置に代表される、ネットワーク及びクライアントが接続された装置では、夜間時に照射する赤外線が偏光フィルタの経年劣化を早めるという課題がある。

そこで、本発明の目的は上記の課題を解決するため、偏光成分を有する光学部材を用いて昼間時における被写体認識を可能にした小型な撮像装置を提供する。また、偏光成分を有する光学部材による光量不足を防止し、夜間時における画質の低下を防止した撮像装置を提供する。更に、偏光成分を有する光学部材の劣化を防止した撮像装置を提供する。

上記目的を達成するために本発明は、レンズと、複数の赤外カットフィルタと、フィルタ状の素ガラスと、レンズの光路に対して光の偏光方向を任意に変えることができる光学部材と、撮像素子と、を備えた撮像装置であって、光学部材は、赤外カットフィルタと撮像素子との間に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、昼間時における強い反射光を除去して被写体認識を可能にした小型な撮像装置を提供することができる。また、夜間時における光量不足を防止し、画質の低下を防止した小型な撮像装置を提供することができる。更に、偏光成分を有する光学部材の劣化を防止した小型な撮像装置を提供することができる。

本発明の第１の実施例におけるネットワークカメラの分解斜視図である。 本発明の第１の実施例におけるレンズ装置４３の前側レンズ鏡筒部１ａの分解斜視図である。 本発明の第１の実施例におけるレンズ装置４３の後側レンズ鏡筒部１ｂの分解斜視図である。 本発明の第１の実施例におけるフィルタ切替え機構の構成を示す図である。 本発明の第１の実施例における偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａを挿入した昼間時のフィルタ配置図である。 本発明の第１の実施例における赤外カットフィルタ３ｂを挿入した昼間時のフィルタ配置図である。 本発明の第１の実施例におけるフィルタ状の素ガラス４を挿入した夜間時のフィルタ配置図である。 本発明の第１の実施例における撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例におけるフィルタ切替え動作のフローチャート図である。 本発明の第１の実施例におけるフィルタ切替え動作のフローチャート図である。 本発明の第２の実施例におけるレンズ装置のフィルタ切替え機構の構成を示す図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例によるネットワークカメラ（撮像装置）の分解斜視図である。監視カメラ装置に代表されるネットワークカメラは、ネットワーク及びクライアントが接続された装置である。ネットワークカメラは、ドームカバー４１、ドーム４２、レンズ装置４３及びパンチルトローテーションユニット４４により構成されている。ネットワークカメラに入射した光は、レンズ装置４３を通過し後述の撮像素子９に照射することで像を結び、映像を表示することが可能となる。

レンズ装置４３は、パンチルトローテーションユニット４４に固定されている。そして、ドームカバー４１とビス４０とによりドーム４２がパンチルトローテーションユニット４４に固定されている。パンチルトローテーションユニット４４により、レンズ装置４３とドーム４２とは、パン、チルト、ローテーション方向に回転可能となっている。なお、ドームカバー４１側を前側、パンチルトローテーションユニット４４側を後側と定義する。レンズ装置４３は、前側レンズ鏡筒部１ａと後側レンズ鏡筒部１ｂとによって構成されている。

図２は、前側レンズ鏡筒部１ａの分解斜視図である。前側レンズ鏡筒部１ａは、前側より順に配置されている前側固定枠１６、第１群レンズＬ１、絞りユニット２１、第２群レンズＬ２、後側固定枠２６等によって構成されている。そして、これらの部材を光軸ＯＬの方向に結合させるように、前側固定枠１６と後側固定枠２６とがビス１５によって結合されている。

上記のように前側レンズ鏡筒部１ａは、第１群レンズＬ１及び第２群レンズＬ２の２つの群レンズを備えており、第１群レンズＬ１は、第１可動枠１７に保持されている。第１可動枠１７には、スリーブ１７ｓとＵ溝１７ｕとが備えられており、スリーブ１７ｓには、光軸ＯＬの方向に延出する第１ガイドバー１８が係合するとともに、Ｕ溝１７ｕには、光軸ＯＬの方向に延出する第２ガイドバー１９が係合する。第１群レンズＬ１は、第１ガイドバー１８とスリーブ１７ｓとによって、光軸ＯＬの方向に移動可能に支持され、第２ガイドバー１９とＵ溝１７ｕとによって、第１ガイドバー１８周りの回転が規制されている。

第１ラック２０は、不図示の第１ラックバネにより光軸ＯＬの方向及び回転方向に付勢された状態で第１可動枠１７に固定されるとともに、後側固定枠２６にビス２７で固定されたステッピングモーターＭ１７のネジ部に係合する。そして、第１ラック２０は、ネジ部の回転によって第１可動枠１７とともに、光軸ＯＬの方向に移動することが可能である。そして、第１可動枠１７が移動することにより、第１群レンズＬ１を光軸ＯＬの方向に移動させて合焦動作が行なわれる。

絞りユニット２１は、後側固定枠２６に不図示のビスによって固定されており、絞りユニット２１を制御することによりレンズ装置４３の光量が調整される。

第２群レンズＬ２は、第２可動枠２２に保持されている。第２可動枠２２には、スリーブ２２ｓとＵ溝２２ｕとが備えられており、スリーブ２２ｓには、光軸ＯＬの方向に延出する第３ガイドバー２３が係合するとともに、Ｕ溝２２ｕには、光軸ＯＬの方向に延出する第４ガイドバー２４が係合する。第２群レンズＬ２は、第３ガイドバー２３とスリーブ２２ｓとによって、光軸ＯＬの方向に移動可能に支持され、第４ガイドバー２４とＵ溝２２ｕとによって、第３ガイドバー２３周りの回転が規制される。

第２ラック２５は、不図示の第２ラックバネにより光軸ＯＬの方向及び回転方向に付勢された状態で第２可動枠２２に固定されるとともに、後側固定枠２６にビス２７で固定されたステッピングモーターＭ２２のネジ部に係合する。そして、第２ラック２５は、ネジ部の回転によって第２可動枠２２とともに光軸ＯＬの方向に移動することが可能である。そして、第２可動枠２２が移動することにより、第２群レンズＬ２を光軸ＯＬの方向に移動させて変倍動作が行なわれる。

フォトインタラプタ２８、２９は、不図示のＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）に半田付けされるとともに、後側固定枠２６に固定されている。ＦＰＣは、後側固定枠２６に固定されたステッピングモーターＭ１７、Ｍ２２に接続されており、ＦＰＣに通電することによりステッピングモーターＭ１７、Ｍ２２を駆動することができる。

フォトインタラプタ２８は、第１可動枠１７が移動する移動領域上に配置されており、フォトインタラプタ２８の出力及びステッピングモーターＭ１７の回転によって第１可動枠１７の位置を制御することができる。フォトインタラプタ２９は、第２可動枠２２が移動する移動領域上に配置されており、フォトインタラプタ２９の出力及びステッピングモーターＭ２２の回転によって第２可動枠２２の位置を制御することができる。

上記のように後側固定枠２６には、ステッピングモーターＭ１７、Ｍ２２及びフォトインタラプタ２８、２９等が取り付けられる他、光軸ＯＬの下流方向（後側）には、後側レンズ鏡筒部１ｂ（図３参照）が取り付けられる。また、後側固定枠２６には、入射開口部３０が光軸ＯＬ上に設けられている。

次に、後側レンズ鏡筒部１ｂの構成について説明する。図３は、後側レンズ鏡筒部１ｂの分解斜視図である。後側レンズ鏡筒部１ｂは、前側より順に配置されているステッピングモーターＭ２、フィルタターレット２、偏光フィルタ保持枠６、ステッピングモーターＭ６、センサーホルダー８、撮像素子ユニット１０、画像処理部１１等によって構成されている。

フィルタターレット２は、複数の赤外カットフィルタ３ａ、３ｂ及びフィルタ状の素ガラス４を備え、これらフィルタがフィルタターレット２の一平面に配置されている。このようなフィルタの配置は、撮像装置の小型化に寄与する。赤外カットフィルタ３ａ、３ｂの一方の側の表面には、紫外線カットコーティングを、他方の側の表面には、反射防止コーティングを施すことにより、外光による紫外線の影響や映像に有害な光の影響を低減するとともに良好な映像を得ることができる。

フィルタターレット２の赤外カットフィルタ３ａの後側の周囲には、スペーサー５が固定されるとともに、該スペーサー５により偏光フィルタ７を保持する偏光フィルタ保持枠６が光軸ＯＬと平行な軸の周りに回転可能に配置されている。即ち、偏光フィルタ７は、赤外カットフィルタ３ａ、３ｂのうちの１つの赤外カットフィルタ３ａに重なって配置されている。フィルタターレット２は、ステッピングモーターＭ２により回転させることが可能である。このように偏光フィルタ７を１つの赤外カットフィルタ３ａに予め取付けることにより、それぞれを別々に備える場合と比べて、撮像装置を小型化することができる。

ステッピングモーターＭ２によりフィルタターレット２が回転すると、赤外カットフィルタ３ａ、３ｂ及びフィルタ状の素ガラス４は、光軸ＯＬに対してフィルタターレット２の回転方向に切替えられる。フィルタターレット２の回転により、赤外カットフィルタ３ａを光軸ＯＬ上に配置すると、赤外カットフィルタ３ａと重なっている偏光フィルタ７は、赤外カットフィルタ３ａと、図示せぬローパスフィルタを備えた撮像素子９の間に位置する。このように、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａを用いることにより、昼間時における被写体認識が可能となる。また、従来の撮像装置のようなカメラ部の被写体側前部に偏光部材が位置する場合と比べ、本発明のように偏光フィルタ７が赤外カットフィルタ３ａと撮像素子９との間に位置する構成にすると、撮像装置を小型化することができる。

更にフィルタターレット２を回転させると、光軸ＯＬに赤外カットフィルタ３ｂのみの挿入、及びフィルタ状の素ガラス４のみの挿入をすることができる。フィルタターレット２の回転により、赤外カットフィルタ３ａ、３ｂを光軸ＯＬ上から退避させ、その代わりにフィルタ状の素ガラス４を挿入することで、夜間時における画質の低下を防止できる。また、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａは、光軸ＯＬから退避されるので、夜間に照射される赤外線から保護され、偏光成分を有する光学部材の劣化が防止される。偏光フィルタ保持枠６は、ステッピングモーターＭ６により回転させることができる。フィルタターレット２を回転させてフィルタを切替えるフィルタ切替え機構、及び偏光フィルタ保持枠６を回転させる機構については、後述する。

センサーホルダー８は、ビス１２によって前側レンズ鏡筒部１ａの後側固定枠２６に固定されている。センサーホルダー８には、撮像素子ユニット（センサープレート）１０が撮像素子用ビス１３によって固定されている。撮像素子ユニット１０は、撮像素子９と板金とを一体化して構成されるとともに、レンズ装置４３と一体化されている。そして、撮像素子ユニット１０には、後側に画像処理部１１が固定されている。

次に、第１の実施例のフィルタ切替え機構について図４を参照して説明する。図４は、本発明の第１の実施例におけるレンズ装置４３を光軸ＯＬの後側から見た図であって、理解しやすいようにセンサーホルダー８、撮像素子ユニット１０及び画像処理部１１の記載が省略されている。

フィルタターレット２を回転させるステッピングモーターＭ２の回転軸には、ギアＭ２Ｇが設けられている。ギアＭ２Ｇは、後側固定枠２６に固定されたアイドラギア２ＩＧと噛み合い、アイドラギア２ＩＧがフィルタターレット２の外周に形成されたギア２Ｇと噛み合うことにより、ステッピングモーターＭ２の回転がフィルタターレット２に伝えられる。そして、フィルタターレット２は、フィルタターレット２の回転軸２Ａを中心に回転し、赤外カットフィルタ３ａ、３ｂ及びフィルタ状の素ガラス４の３枚のフィルタ要素の位置を光の入射開口部３０（図３参照）に対して変更することができる。フィルタ切替え機構は、ステッピングモーターＭ２、ギアＭ２Ｇ、アイドラギア２ＩＧ及びフィルタターレット２から構成され、本発明の切替え手段に相当する。

次に、偏光フィルタ７が取付けられた偏光フィルタ保持枠６を回転させる機構について説明する。まず、赤外カットフィルタ３ａが光の入射開口部３０の位置になるようにフィルタターレット２を回転させて、偏光フィルタ保持枠６の外周に形成されたギア６Ｇをアイドラギア６ＩＧに噛み合わせる。偏光フィルタ保持枠６は、光軸ＯＬに平行な軸周りに回転可能なスペーサー５を挟んで（不図示）、フィルタターレット２に取り付けられている。偏光フィルタ保持枠６を回転させるステッピングモーターＭ６の出力軸には、ギアＭ６Ｇが設けられている。ギアＭ６Ｇは、後側固定枠２６に固定されたアイドラギア６ＩＧと噛み合い、アイドラギア６ＩＧが偏光フィルタ保持枠６のギア６Ｇと噛み合うことにより、ステッピングモーターＭ６の回転が偏光フィルタ保持枠６に伝えられる。そして、偏光フィルタ保持枠６を回転することにより、偏光フィルタ７が入射光を偏光する所望の角度に設定される。このようにして、偏光フィルタ７の偏光方向をレンズの光路に対して任意に変えることができる。

フィルタターレット２を回転させて、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａが光軸ＯＬから外れると、アイドラギア６ＩＧと偏光フィルタ保持枠６のギア６Ｇとの噛み合いが離れる。そして、ステッピングモーターＭ６の回転が偏光フィルタ保持枠６に伝わらなくなる。偏光フィルタ７が取付けられた偏光フィルタ保持枠６を回転させる機構は、ステッピングモーターＭ６、ギアＭ６Ｇ、アイドラギア６ＩＧ及び偏光フィルタ保持枠６から構成され、本発明の光学部材を回転させる回転手段に相当する。第１の実施例では、偏光フィルタ保持枠６を回転させる機構は、フィルタ切替え機構と独立に駆動されている。

図５は、本発明の第１の実施例におけるレンズ装置４３において、フィルタターレット２を回転させるとともに、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａを入射開口部３０の領域に配置した図である。この配置により、偏光フィルタ７は、赤外カットフィルタ３ａと撮像素子９との間に位置するようになる。入射開口部３０の領域を通過した光は、赤外カットフィルタ３ａ及び偏光フィルタ７を通過して撮像素子９に入射する。図５に示した配置は、太陽光のような強い光が水面や窓ガラスに反射して発生する反射光が入射する場合に選択される。

図６は、本発明の第１の実施例におけるレンズ装置４３において、フィルタターレット２を回転させるとともに、入射開口部３０からの光を赤外カットフィルタ３ｂに通過させるように赤外カットフィルタ３ｂを配置した図である。この配置により、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａは、入射開口部３０から退避しているため、入射開口部３０の領域を通過した光は、赤外カットフィルタ３ｂのみを通過し、偏光フィルタ７に入射せず撮像素子９に入射する。なお、赤外カットフィルタ３ｂのみ配置されるので、赤外カットフィルタ３ａと偏光フィルタ７とが挿入される場合に対して、偏光フィルタ７の厚さ分の光路長を補正する必要がある。そのため、偏光フィルタ７の厚さに対応する光路長を有するフィルタ状の補正ガラス（不図示）を赤外カットフィルタ３ｂの面に張り合わせており、全体の光路長を補正している。

図６に示した配置は、偏光成分を多く含む反射光が少なく、光量確保を優先したい場合に選択される。この配置により、昼間時に撮影できる自由度が高くなる。なお、赤外カットフィルタ３ａ、３ｂのいずれも、本実施例ではフィルタ基材の特性がフィルタ厚さに影響するフィルタが使用されているが、赤外カット特性を有するコーティングを施したガラスフィルターが使用されても良い。そのようなガラスフィルターを使用する場合は、上記のような補正ガラスにより光路長を補正する必要はない。

図７は、本発明の第１の実施例におけるレンズ装置４３において、フィルタターレット２を回転させるとともに、入射開口部３０からの光をフィルタ状の素ガラス４に通過させるようにフィルタ状の素ガラス４を配置した図である。この配置により、偏光フィルタ７は、入射開口部３０から退避しているため、入射開口部３０の領域を通過した光は、フィルタ状の素ガラス４のみを通過し、偏光フィルタ７に入射せず撮像素子９に入射する。フィルタ状の素ガラス４のみ配置されるので、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａが挿入される場合に対して、偏光フィルタ７の厚さの光路長を補正する必要がある。そのため、偏光フィルタ７の厚さに対応する光路長となるようにフィルタ状の素ガラス４の厚さを厚くしており、全体の光路長を補正している。

上記のようなフィルタ切替え機構により、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａが配置される場合と、赤外カットフィルタ３ｂのみが配置される場合と、フィルタ状の素ガラス４のみが配置される場合とを切替えることができる。更に昼間時には、偏光フィルタ７のような光学部材をレンズの光軸ＯＬと平行な軸上で回転させる機構の切替えの有無が選択可能となる。また、夜間時には偏光フィルタ７自体を退避させ、又はフィルタ状の素ガラス４のみとする選択が可能となる。これにより、夜間時における画質の劣化の低下を防止することができる。更に、偏光成分を有する偏光フィルタ７の劣化を防止することができる。また、第１の実施例では、２つのステッピングモーターＭ２、Ｍ６を用いて、フィルタターレット２と偏光フィルタ７を同時に回転させてフィルタを設定することができるので、フィルタ切替えの時間を高速化できる利点を有する。

次に、フィルタターレット２の回転角度及び各フィルタの位置の検出方法、偏光フィルタ７の回転角度の検出方法について図４を参照して説明する。フィルタターレット２の外周部分の一部には、遮光板部２Ｃが設けられている。また、偏光フィルタ保持枠６の外周部分の一部にも遮光板部６Ｃが設けられている。センサーホルダー８（不図示）には、フォトインタラプタ２Ｐａ、２Ｐｂ及び６Ｐが設けられている。

フォトインタラプタ２Ｐａ、２Ｐｂは、遮光板部２Ｃが通過したことによる閾値電圧の値を取得するとともに、フィルタターレット２の初期位置を検出する。その初期位置の情報と、ステッピングモーターＭ２の回転角度の入力値とからフィルタの位置が算出される。同様に、フォトインタラプタ６Ｐは、遮光板部６Ｃが通過したことによる閾値電圧の値を取得するとともに、偏光フィルタ保持枠６の初期位置を検出する。その初期位置の情報と、ステッピングモーターＭ６の回転角度の入力値とから偏光フィルタ７の回転角度が算出される。

次に、本発明の第１の実施例におけるレンズ装置４３を備えた撮像装置の構成を図８に示すブロック図を参照して説明する。撮像装置は、屋外に配置されるカメラ部５１と、カメラ部５１を操作する操作ユニット７１とから構成され、両者は通信手段８１を介して接続されている。

カメラ部５１には、レンズ部６３、撮像部６４及び処理部６５が備えられている。レンズ部６３（図２の第１群レンズＬ１、第２群レンズＬ２に相当）を透過した光を受けた撮像部６４（図３の撮像素子９に相当）は、光を電気信号に変換して画像信号として出力する。処理部６５（図３の画像処理部１１に相当）は、出力された画像信号に対して欠陥補正や色補正等の所定の画像処理を実行する。更に、処理部６５は画像信号を演算することによって、画像の輝度を取得することが可能である。

また、カメラ部５１には、操作ユニット７１の操作に応じて、パンチルトローテーションユニット４４やレンズ装置４３の動作等を制御する制御ＣＰＵ５２が備えられている。この制御ＣＰＵ５２にチルト駆動部５３、パン駆動部５４、絞りユニット２１を駆動する絞り駆動部５５、フィルタターレット駆動部５６、偏光フィルタ駆動部５７及び処理部６５が接続されている。

チルト駆動部５３及びパン駆動部５４は、パンチルトローテーションユニット４４を駆動する。また、チルト駆動部５３及びパン駆動部５４は、カメラのチルト角度、及びパン位置を検出する検出手段（パン・チルト検出手段に相当）を有しており、その検出結果は制御ＣＰＵ５２に通知される。

フィルタターレット駆動部５６は、ステッピングモーターＭ２を制御するとともに、フィルタターレット２を駆動する。また、フィルタターレット駆動部５６には、フィルタターレット２の回転角度位置を検出する検出手段としてのフォトインタラプタ２Ｐａ、２Ｐｂが接続されており、検出された値は制御ＣＰＵ５２に通知される。同様に、偏光フィルタ駆動部５７は、ステッピングモーターＭ６を制御するとともに、偏光フィルタ保持枠６を駆動する。また、偏光フィルタ駆動部５７には、偏光フィルタ保持枠６の回転角度位置を検出する検出手段としてのフォトインタラプタ６Ｐが接続されており、検出された値は制御ＣＰＵ５２に通知される。

また、制御ＣＰＵ５２には、偏光フィルタ７の回転角度ステップ（角度分解能）を記憶する偏光フィルタ回転角度記憶手段５８、フィルタターレット２の回転角度ステップ（角度分解能）を記憶するフィルタターレット回転角度記憶手段５９が接続されている。制御ＣＰＵ５２は、偏光フィルタ回転角度記憶手段５８、フィルタターレット回転角度記憶手段５９に記憶された情報を随時読み出すことができる。更に、制御ＣＰＵ５２には、偏光フィルタ７の偏光成分の輝度差分を把握する偏光フィルタ輝度演算手段６０、フィルタターレット２の回転角度を演算するフィルタターレット位置演算手段６１が接続されている。また、処理部６５により取得された画像の輝度の情報が制御ＣＰＵ５２に通知される。

更に、フィルタターレット位置演算手段６１には、偏光フィルタ７の回転角度を演算する偏光フィルタ位置演算手段６２が接続されている。上記の演算手段の結果に基づき、撮像素子９に偏光成分の除去された最適な光が入射するか否かが判断される。

操作ユニット７１は、操作ユニットＣＰＵ７２を有し、この操作ユニットＣＰＵ７２には、カメラ部５１のパン駆動部５４、チルト駆動部５３の動作及び絞り駆動部５５内の絞り羽根の開閉動作を指示する操作部７３が接続されている。なお、操作者（オペレータ）は、カメラで撮影された映像を図示せぬモニターによって確認しながら、操作部７３を操作して所望の被写体を撮影し、表示手段７４に表示させることができる。

次に、レンズ装置４３のフィルタターレット２及び偏光フィルタ７の回転動作の制御について、図９（Ａ）、（Ｂ）のフローチャートを参照して説明する。なお、本発明の撮像装置は、撮像装置の電源が入れられた初期動作時に初期設定が実行される。初期設定の動作として、まず、赤外カットフィルタ３ｂのみがレンズの光路上に位置するように（図６参照）、フィルタターレット２を回転させる。そして、赤外カットフィルタ３ｂのみを通過した光により得られる画像に基づいて、画像全体の輝度を算出する。画像全体の輝度の値から、ある一定以上の変化（閾値）がある場合、フィルタ状の素ガラス４（図７参照）に切替わるように初期設定が実行される。

フィルタ設定処理を開始すると、ステップＳ１０１において、使用フィルタを決定するフローを行う。本フローはサブルーチンとなっており、図９（Ｂ）を用いて説明する。まず初めに、ステップＳＳ１１において、画像全体の輝度を取得する。なお、輝度を取得するのは画像全体でなくてもよく、ユーザー等によって指定された所定の範囲で行ってもよい。また、画像の輝度以外にも撮像装置が保有する暦と時刻、太陽の位置、ＧＰＳ、気温、湿度等の情報を取得して用いてもよい。それらの情報は操作ユニット７１から取得してもよいし、備えられた専用の検出手段から取得してもよい。また、上記の情報を用いて使用フィルタ決定に用いる閾値を変化させてもよい。

次に、ステップＳＳ１２において、画像全体の輝度が所定の閾値以上の値であるか否かを判定する。この判定は、太陽光等の強い光を受ける被写体の画像が撮像装置に入射する可能性が高い昼間の撮影であるか、若しくはその可能性が低い夜間の撮影であるかの撮影条件を判定する。画像全体の輝度が所定の閾値より低く、夜間であると判定（ＮＯと判定）された場合、ステップＳＳ１７へ進み、フィルタターレット２上のフィルタ状の素ガラス４を挿入すると決定する。なお、ステップＳＳ１２における判定手段は、本発明の昼間時若しくは夜間時を判定する手段に相当する。

一方、画像全体の輝度が所定の閾値より高く、昼間であると判定（ＹＥＳと判定）された場合、ステップＳＳ１３において、画像内における所定の閾値以上の輝度の画素をカウントする。例えば、レンズ装置４３を通過した光量が大きい場合、撮像素子９による撮像画素中に蓄えることができる電子量が飽和し、結果として画像が白く見える（白飛び）画素、いわゆる飽和レベルの画素をカウントする。

次に、ステップＳＳ１４において、画像内に強い光が局所的に入射しているか否かを判定する。ステップＳＳ１３でカウントされた所定の閾値以上の輝度の画素が所定の数以上であれば、強い光が入射していると判定し、そうでなければ、強い光が入射していないと判定する。もし、強い光が入射していると判定（ＹＥＳと判定）された場合、ステップＳＳ１５へ進み、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａを挿入すると決定する。また、強い光がないと判定（ＮＯと判定）された場合、ステップＳＳ１６へ進み、赤外カットフィルタ３ｂを挿入すると決定する。そして、使用フィルタ決定のフローを終了する。

説明を図９（Ａ）に戻す。ステップＳ１０２において、現在のフィルタターレット２の回転角度を取得する。次に、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１で決定した使用フィルタが光軸ＯＬ上に挿入されるようにフィルタターレット２を駆動する。

ステップＳ１０３で駆動したフィルタターレット２により、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａが光軸ＯＬ上に挿入されたか否かをステップＳ１０４にて判定する。偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａが挿入されていないと判定（ＮＯと判定）された場合、ステップＳ１１０へ進み、フィルタ設定処理を終了し撮影動作等を開始する。

ステップＳ１０４において、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａが挿入されたと判定（ＹＥＳと判定）された場合、ステップＳ１０５に進み、現在の偏光フィルタ７の回転角度を取得する。

ステップＳ１０６において、偏光フィルタ７は、一定の角度分解能で駆動される。そのため、偏光フィルタ７は、一定の角度だけ回転した後、その位置で保持される。

ステップＳ１０７において、偏光フィルタ７を通過した画像の輝度を取得する。ここでは、画像を複数のブロックに分割しそれぞれのブロックの輝度を取得する。なお、取得する範囲は画像全体でなくても、例えば画像中心付近等の所定の範囲内で取得するようにしてもよい。

ステップＳ１０８において、各ブロックで取得された輝度が所定の値以上となっているブロックの個数をカウントする。そして、カウントしたブロックの個数とその時の偏光フィルタ７の偏光角度とを合わせて記憶する。

次に、ステップＳ１０９において、輝度の強い反射光が除去されているか否かが判定される。即ち、ステップＳ１０８で記憶したブロックの個数が所定の値以下と判定（ＹＥＳと判定）された場合、輝度の強い反射光は除去されていると判断し、ステップＳ１１０へ進み、フィルタ設定処理を完了して撮影を開始する。そうでない場合は、ステップＳ１０６へ戻る。

ステップＳ１０６では、偏光フィルタ７が次の角度分解能まで駆動される。そして、ステップＳ１０７の画像の輝度取得、ステップＳ１０８の画像の輝度記憶が実行され、再びステップＳ１０９の判定が行われる。なお、所定の値との比較ではなく、それ以前に取得したカウント値と比較してもよい。このように偏光フィルタ７の偏光角度を角度分解能毎に変えながら、輝度を取得し、取得した輝度を判定に用いることによって、最適な偏光フィルタ７の位置を決定することができる。

なお、偏光フィルタ回転角度記憶手段５８、フィルタターレット回転角度記憶手段５９に情報を予め記憶させておき、これを読みだすことでプリセットモードなどの事前設定が可能となる。本発明によって最適な光量を確保しながら昼間時は反射光を除去し、夜間時は光量の確保を可能とするレンズ装置４３の提供ができる。更に、レンズ前面に偏光フィルタ装置等を配置する従来例と比較して、光の入射開口部３０が小さい撮像素子９の前面に偏光フィルタ７を配置するため装置を小型化することが可能である。

なお、偏光成分の入射光線の輝度を偏光フィルタの回転とともに入射光線の輝度のコントラストの差分で演算処理し、偏光成分の入射光線で形成される映像のコントラストが最も下がる回転角度位置まで回転させる手段を用いてもよい。また、照度センサを用いて外部の明るさを測定し、明るさに応じて、予め記憶しておいた回転角度までフィルタターレット２を回転させるような手段を用いてもよい。例えば、暗くなったと判定（夜間時と判定）した際、フィルタターレット２をある決められた回転角度まで回転させ、一方、明るくなったと判定（昼間時と判定）した際、同様にフィルタターレット２を他の決められた回転角度まで回転させても良い。

［第２の実施例］
以下、図１０を参照して、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例は、第１の実施例と比較して、フィルタ切替え機構及び偏光フィルタ保持枠６を回転させる機構以外は共通のため、共通する基本構成についての説明は省略する。

図１０は、本発明の第２の実施例のフィルタ切替え機構及び偏光フィルタ保持枠６を回転させる機構の構成を示す。第２の実施例では、一つのステッピングモーターＭによりフィルタターレット２と偏光フィルタ７とを回転させる。ステッピングモーターＭには、ステッピングモーターＭの回転軸周りに自転する太陽ギアＳＧが設けられている。更に太陽ギアＳＧと噛み合い、太陽ギアＳＧを中心に公転する遊星ギアＰＧが遊星アームＡＭを介してステッピングモーターＭの回転軸に取り付けられている。

ステッピングモーターＭが反時計方向に回転すると、太陽ギアＳＧが反時計方向に回転し、遊星ギアＰＧは、後側固定枠２６に取り付けられたアイドラギア２ＩＧと噛み合う位置まで太陽ギアＳＧを中心に反時計方向に公転する。そして、太陽ギアＳＧが遊星ギアＰＧを回転させ、遊星ギアＰＧの回転がアイドラギア２ＩＧに伝達され、フィルタターレット２の外周に形成されたギア２Ｇを介してフィルタターレット２に伝えられる。フィルタターレット２は、回転軸２Ａを中心に回転し、赤外カットフィルタ３ａ、３ｂ及フィルタ状の素ガラス４が切替えられる。フィルタ切替え機構は、ステッピングモーターＭ、太陽ギアＳＧ、遊星ギアＰＧ、遊星アームＡＭ、アイドラギア２ＩＧ及びフィルタターレット２から構成され、本発明のフィルタ切替え手段に相当する。

次に、ステッピングモーターＭが時計方向に回転すると、遊星ギアＰＧは、後側固定枠２６に取り付けられたアイドラギア６ＩＧと噛み合う位置まで太陽ギアＳＧを中心に時計方向に公転する。そして、遊星ギアＰＧの回転がアイドラギア６ＩＧに伝達され、偏光フィルタ保持枠６の外周に形成されたギア６Ｇを介して偏光フィルタ保持枠６に伝えられる。偏光フィルタ保持枠６は、挟持されたスペーサー５の周りを回転し、偏光フィルタ７の偏光角度が変更される。偏光フィルタ保持枠６を回転させる機構は、ステッピングモーターＭ、太陽ギアＳＧ、遊星ギアＰＧ、遊星アームＡＭ、アイドラギア６ＩＧ及び偏光フィルタ保持枠６から構成され、本発明の光学部材を回転させる回転手段に相当する。

また、遊星ギアＰＧとアイドラギア２ＩＧが厚み方向に噛み合う位置は、遊星ギアＰＧとアイドラギア６ＩＧが厚み方向に噛み合う位置と異なるように構成されている。この構成により、フィルタターレット２上の偏光フィルタ保持枠６を回転させる場合、一つの遊星ギアＰＧが遊星アームＡＭを介して公転することにより、その公転位置に応じてアイドラギア２ＩＧ若しくはアイドラギア６ＩＧに噛み合うことができる。

ステッピングモーターＭを時計方向若しくは反時計方向に回転させることで、遊星アームＡＭ及び遊星ギアＰＧが移動し、遊星ギアＰＧの回転をフィルタターレット２のギア２Ｇ若しくは偏光フィルタ保持枠６のギア６Ｇに伝達することができる。即ち一つのステッピングモーターＭでフィルタターレット２若しくは偏光フィルタ保持枠６を回転させることが可能となる。更に詳細には、フィルタターレット２を回転させ赤外カットフィルタ３ａに切替えが終了した後に、偏光フィルタ７を回転させ偏光角度を変更することができる。

以上により、偏光フィルタ７が取付けられた赤外カットフィルタ３ａ、赤外カットフィルタ３ｂ又はフィルタ状の素ガラス４のみの選択が可能となる。そして、使用目的に応じて撮像素子９の光の入射光路上の入射開口部３０にフィルタを挿入させたり、退避させたりすることが可能となる。

第２の実施例では、一つの駆動部材であるステッピングモーターＭでフィルタターレット２と偏光フィルタ保持枠６とを駆動させることが可能となり、２つのステッピングモーターＭ２、Ｍ６で駆動させる第１の実施例と比べてコストダウンが可能である。上記のように第１の実施例は、フィルタ切替えの時間を高速化できるメリットを有するのに対し、第２の実施例は、コストに対するメリットを有する。

なお、第１の実施例、第２の実施例ともに、本発明の光学部材は、偏光シャッターのような液晶偏光フィルタ及び液晶素子を用いて偏光成分を偏光させる部材としてもよい。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

２ フィルタターレット（切替え手段）
３ａ、３ｂ 赤外カットフィルタ
４ フィルタ状の素ガラス
６ 偏光フィルタ保持枠（回転手段）
７ 偏光フィルタ（光学部材）
９ 撮像素子
３０ 入射開口部
Ｌ１ 第１群レンズ
Ｌ２ 第２群レンズ
ＯＬ 光路、光軸
Ｍ ステッピングモーター（駆動部材）
ＳＧ 太陽ギア
ＰＧ 遊星ギア

Claims (14)

1. レンズと、
   複数の赤外カットフィルタと、
   フィルタ状の素ガラスと、
   前記レンズの光路に対して光の偏光方向を任意に変えることができる光学部材と、
   撮像素子と、
   前記光路に対して、前記複数の赤外カットフィルタのそれぞれ、及び前記フィルタ状の素ガラスの切替えを可能にする切替え手段と、を備え、
   前記光学部材は、前記切替え手段により切替えられた前記複数の赤外カットフィルタのいずれか１つと前記撮像素子との間に位置することを特徴とする、撮像装置。
2. 前記光学部材は、前記複数の赤外カットフィルタのうちの第１の赤外カットフィルタに備えられていることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
3. レンズと、
   第１の赤外カットフィルタと、
   第２の赤外カットフィルタと、
   フィルタ状の素ガラスと、
   前記第１の赤外カットフィルタに設けられ、前記レンズの光路に対して光の偏光方向を任意に変えることができる光学部材と、
   撮像素子と、
   前記第１の赤外カットフィルタ及び前記光学部材を前記光路に対して挿入し、前記第２の赤外カットフィルタ及び前記フィルタ状の素ガラスを前記光路から退避させた第１の状態と、
   前記第２の赤外カットフィルタを前記光路に対して挿入し、前記第１の赤外カットフィルタ、前記光学部材及び前記フィルタ状の素ガラスを前記光路から退避させた第２の状態と、
   前記フィルタ状の素ガラスを前記光路に対して挿入し、前記第１の赤外カットフィルタ、前記光学部材及び前記第２の赤外カットフィルタを前記光路から退避させた第３の状態と、
   を切替える切替え手段と、を備えることを特徴とする、撮像装置。
4. 前記第１の赤外カットフィルタと、前記光学部材を備えていない第２の赤外カットフィルタと、前記フィルタ状の素ガラスとは、フィルタターレットの一平面に配置されており、
   前記切替え手段が前記フィルタターレットを回転させることにより、前記光路に対して前記切替えが行われることを特徴とする、請求項２又は３に記載の撮像装置。
5. 前記切替え手段は、画像の輝度に応じて前記切替えを行うことを特徴とする、請求項３又は４に記載の撮像装置。
6. 前記画像の輝度に応じて昼間時若しくは夜間時を判定する手段を備え、
   前記切替え手段は、昼間時において前記第１の赤外カットフィルタ又は前記第２の赤外カットフィルタに切替え、夜間時において前記フィルタ状の素ガラスに切替えることを特徴とする、請求項５に記載の撮像装置。
7. 回転手段を備え、
   前記回転手段により前記光学部材を回転させて前記偏光方向を任意に変えることができることを特徴とする、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記切替え手段は、前記回転手段と独立に駆動が可能である機構により構成されていることを特徴とする、請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記切替え手段と前記回転手段とは、１つの駆動部材によってそれぞれ独立に駆動が可能である機構により構成されていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の撮像装置。
10. 前記１つの駆動部材は、ステッピングモーターであり、
    前記切替え手段と前記回転手段とは、前記ステッピングモーターにより駆動される太陽ギアと遊星ギアから構成されていることを特徴とする、請求項９に記載の撮像装置。
11. 画像の輝度に応じて昼間時若しくは夜間時を判定する手段を備え、
    前記切替え手段は、昼間時において前記回転手段の切替えの有無が選択可能であることを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記光学部材は、偏光フィルタであることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記光学部材は、液晶偏光フィルタであることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
14. 前記撮像装置は、監視カメラ装置であることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。

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