特許 6011778 暗視撮像装置および赤外線照射装置および暗視撮像システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011778

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】暗視撮像装置および赤外線照射装置および暗視撮像システム

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/335 20110101AFI20161006BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20161006BHJP

   H04N 9/07 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/335

   H04N5/225 F

   H04N9/07

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-116569(P2012-116569)

(22)【出願日】2012年5月22日

(65)【公開番号】特開2013-243589(P2013-243589A)

(43)【公開日】2013年12月5日

【審査請求日】2015年3月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】100105094

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 薫

(72)【発明者】

【氏名】伴 新二

【審査官】 鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０５００４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８２２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−００７９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８９０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２７４１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７１５１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ ５／３０ − ５／３７８

Ｈ０４Ｎ ５／２２２− ５／２５７

Ｈ０４Ｎ ７／１８

Ｈ０４Ｎ ９／０４ − ９／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１波長、第２波長および第３波長の順番で赤外線を受光し、受光に応じて波長ごとに画像信号を出力する画素群を含み、当該画素群の中に、光の三原色の第１色に感度を有し前記赤外線のうち最も波長の短い光の受光に応じて第１信号を出力する第１画素、および、前記三原色の第２色に感度を有し前記赤外線の受光に応じて第２信号を出力する第２画素を有する撮像素子と、
前記第１信号および前記第２信号を相互に比較し、相対感度比に応じて特定の波長の赤外線の受光タイミングを判別する判別回路と
を備えることを特徴とする暗視撮像装置。

【請求項2】

請求項１に記載の暗視撮像装置において、
商用電源から供給される決められた周波数の電力に基づき前記撮像素子に駆動信号を供給する制御回路と、
前記電力の周波数に同期して決められた順番で前記画像信号に表示色を関連づける画像合成処理回路と
を備えることを特徴とする暗視撮像装置。

【請求項3】

請求項２に記載の暗視撮像装置において、第１波長の前記赤外線に基づく前記画像信号には前記表示色として赤色が関連づけられ、前記第１波長よりも長い第２波長の前記赤外線に基づく前記画像信号には前記表示色として青色が関連づけられ、前記第２波長よりも長い第３波長の前記赤外線に基づく前記画像信号には前記表示色として緑色が関連づけられることを特徴とする暗視撮像装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の暗視撮像装置において、前記第１色は赤色であって、前記第２色は青色または緑色のいずれかであることを特徴とする暗視撮像装置。

【請求項5】

被写体に向かって第１波長の赤外線を放出する第１光源、
前記被写体に向かって第２波長の赤外線を放出する第２光源、
前記被写体に向かって第３波長の赤外線を放出する第３光源、および、
商用電源から供給される決められた周波数の電力に同期して決められた順番で前記第１光源、前記第２光源および前記第３光源の赤外線の放出を切り替える制御回路を有する赤外線照射装置と、
前記周波数の周波数信号に同期して前記順番で前記第１波長、前記第２波長および前記第３波長の赤外線を受光し、受光に応じて波長ごとに画像信号を出力する画素群を含み、当該画素群の中に、三原色の第１色に感度を有し前記赤外線のうち最も波長の短い光の受光に応じて第１信号を出力する第１画素、および、三原色の第２色に感度を有し前記赤外線の受光に応じて第２信号を出力する第２画素を有する撮像素子、並びに、
前記第１信号および前記第２信号を相互に比較し、相対感度比に応じて前記第１波長の赤外線の受光タイミングを判別する判別回路を有する暗視撮像装置と
を備えることを特徴とする暗視撮像システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、暗視撮像システム、および、暗視撮像システムに利用される暗視撮像装置および赤外線照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されるように、自然な色合いのカラー画像を再現することができる暗視撮像システムは知られる。暗視撮像システムは赤外線照射装置および暗視撮像装置を備える。赤外線照射装置は対象物に向かって例えば第１波長、第２波長および第３波長の赤外線を照射する。暗視撮像装置では個々の赤外線ごとに画像が撮像される。画像ごとに赤外線の強度分布が得られる。画像ごとにＲ（赤色）、Ｇ（緑色）およびＢ（青色）が表示色として割り当てられる。割り当てられた表示色の強度分布が重ねられると、擬似的に自然な色合いのカラー画像は生成されることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−５００４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

暗視撮像システムでは、第１波長、第２波長および第３波長の赤外線の照射が順番に切り替えられる場合に、各波長の赤外線ごとに表示色が特定されなければならない。したがって、画像ごとに赤外線の波長が特定されなければならない。こういった特定にあたって赤外線照射装置および暗視撮像装置の間には制御線が接続される。赤外線照射装置と暗視撮像装置とが遠隔に配置される場合には長い制御線が要求され、その結果、施工や配置に制約が生じてしまう。

【0005】

本発明のいくつかの態様によれば、赤外線照射装置および暗視撮像装置の間で制御線は省略されることができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一形態は、第１波長、第２波長および第３波長の順番で赤外線を受光し、受光に応じて波長ごとに画像信号を出力する画素群を含み、当該画素群の中に、光の三原色の第１色に感度を有し前記赤外線のうち最も波長の短い光の受光に応じて第１信号を出力する第１画素、および、三原色の第２色に感度を有し前記赤外線の受光に応じて第２信号を出力する第２画素を有する撮像素子と、前記第１信号および前記第２信号を相互に比較し、相対感度比に応じて特定の波長の赤外線の受光タイミングを判別する判別回路とを備える暗視撮像装置に関する。

【0007】

撮像素子は、切り替えられる波長ごとに赤外線の画像を撮像することができる。画像ごとに赤外線の強度分布が得られる。波長ごとに特定の表示色が関連づけられることができる。関連づけられた表示色の強度分布が重ねられると、擬似的に自然な色合いのカラー画像は生成されることができる。

【0008】

本発明者の観察によれば、赤外線の波長に応じて第１信号および第２信号の相対感度比は変化する。したがって、判別回路で第１信号および第２信号の相対感度比が特定されると、相対感度比に応じた特定の波長の赤外線の受光タイミングは判別されることができる。第１波長、第２波長、第３波長の順番で赤外線は受光されることから、こうして特定の波長の赤外線の受光タイミングが判別されれば、全ての赤外線の受光タイミングは決定されることができる。赤外線照射装置および暗視撮像装置の間で制御線が省略されても、確実に波長ごとに特定の表示色は関連づけられることができる。

【0009】

暗視撮像装置は、商用電源から供給される決められた周波数の電力に基づき前記撮像素子に駆動信号を供給する制御回路と、前記電力の周波数に同期して決められた順番で前記画像信号に表示色を関連づける画像合成処理回路とを備えることができる。商用電源から供給される電力は暗視撮像装置だけでなく赤外線照射装置にも同位相で供給されることができる。その結果、赤外線の波長の切り替えと赤外線の受光のタイミングとは同期することができる。同期にあたって赤外線照射装置および暗視撮像装置の間で制御線は省略されることができる。したがって、施工や配置の制約を受けずに赤外線照射装置および暗視撮像装置は遠隔に配置されることができる。

【0010】

第１波長の前記赤外線に基づく前記画像信号には前記表示色として赤色が関連づけられることができ、前記第１波長よりも長い第２波長の前記赤外線に基づく前記画像信号には前記表示色として青色が関連づけられることができ、前記第２波長よりも長い第３波長の前記赤外線に基づく前記画像信号には前記表示色として緑色が関連づけられることができる。こうした関連づけによれば、他の組み合わせに比べて自然な色合いのカラー画像は生成されることができる。

【0011】

前記第１色は赤色であって、前記第２色は少なくとも青色または緑色のいずれかであることができる。赤外線の波長が比較的に短いと、赤色の第１画素の出力と、青色または緑色の第２画素の出力との相対感度比は大きい。その一方で、赤外線の波長が長くなるにつれて、光の三原色の画素の出力値はほぼ一致していく。すなわち、相対感度比は１対１に近づいていく。したがって、赤色と青色または緑色とが比較されれば、確実に特定の波長の赤外線の受光タイミングは判別されることができる。

【0012】

本発明の他の形態は、被写体に向かって第１波長の赤外線を放出する第１光源、前記被写体に向かって第２波長の赤外線を放出する第２光源、前記被写体に向かって第３波長の赤外線を放出する第３光源、および、決められた周波数の周波数信号に同期して決められた順番で前記第１光源、前記第２光源および前記第３光源の赤外線の放出を切り替える制御回路を有する赤外線照射装置と、前記周波数の周波数信号に同期して前記順番で前記第１波長、前記第２波長および前記第３波長の赤外線を受光し、受光に応じて波長ごとに画像信号を出力する画素群を含み、当該画素群の中に、光の三原色の第１色に感度を有し前記赤外線のうち最も波長が短い光の受光に応じて第１信号を出力する第１画素、および、三原色の第２色に感度を有し前記赤外線の受光に応じて第２信号を出力する第２画素を有する撮像素子、並びに、前記第１信号および前記第２信号を相互に比較し、相対感度比に応じて前記第１波長の赤外線の受光タイミングを判別する判別回路を有する暗視撮像装置とを備える暗視撮像システムに関する。

【0013】

赤外線照射装置は、決められた周期、かつ、決められた順番で、第１波長の赤外線、第２波長の赤外線および第３波長の赤外線を放出することができる。撮像素子は、切り替えられる波長ごとに赤外線の画像を撮像することができる。画像ごとに赤外線の強度分布が得られる。波長ごとに特定の表示色が関連づけられることができる。関連づけられた表示色の強度分布が重ねられると、擬似的に自然な色合いのカラー画像は生成されることができる。

【0014】

判別回路で第１信号および第２信号の相対感度比が特定されると、相対感度比に応じた特定の波長の赤外線の受光タイミングは判別されることができる。決められた順番で複数の波長の赤外線は受光されることから、こうして特定の波長の赤外線の受光タイミングが判別されれば、全ての赤外線の受光タイミングは決定されることができる。赤外線照射装置および暗視撮像装置の間で制御線が省略されても、確実に波長ごとに特定の表示色は関連づけられることができる。

【0015】

本発明のさらに他の形態は、第１波長の赤外線を放出する第１光源と、第２波長の赤外線を放出する第２光源と、第３波長の赤外線を放出する第３光源と、決められた周波数の周波数信号に同期して決められた順番で前記第１光源、前記第２光源および前記第３光源の赤外線の放出を切り替える制御回路とを備える赤外線照射装置に関する。こうして赤外線照射装置は、決められた周期、かつ、決められた順番で、第１波長の赤外線、第２波長の赤外線および第３波長の赤外線を放出することができる。

【0016】

赤外線照射装置は、商用電源から供給される前記周波数信号としての電力に基づき前記第１光源、前記第２光源および前記第３光源に駆動信号を供給する駆動回路を備えることができる。商用電源から供給される電力は赤外線照射装置だけでなく赤暗視撮像装置にも同位相で供給されることができる。その結果、赤外線の波長の切り替えと赤外線の受光のタイミングとは同期することができる。同期にあたって赤外線照射装置および暗視撮像装置の間で制御線は省略されることができる。したがって、施工や配置の制約を受けずに赤外線照射装置および暗視撮像装置は遠隔に配置されることができる。

【発明の効果】

【0017】

以上のように本発明のいくつかの形態によれば、赤外線照射装置および暗視撮像装置の間で制御線は省略されることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】一実施形態に係る暗視撮像システムの構成を概略的に示すブロック図である。

【図2】赤外線に対するＲ画素、Ｇ画素およびＢ画素の相対感度を示すグラフである。

【図3】暗視撮像システムの動作タイミングを概略的に示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

【0020】

図１は一実施形態に係る暗視撮像システム１１を概略的に示す。暗視撮像システム１１は赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３を備える。赤外線照射装置１１は被写体に向かって例えば第１波長の赤外線１４ａ、第２波長の赤外線１４ｂおよび第３波長の赤外線１４ｃを照射する。暗視撮像装置１３では個々の赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃごとに画像が撮像される。画像ごとに赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃの強度分布が得られる。画像ごとにＲ（赤色）、Ｇ（緑色）およびＢ（青色）が表示色として割り当てられる。ここでは、第１波長の赤外線１４ａに基づく画像に青色が割り当てられ、第２波長の赤外線１４ｂに基づく画像に緑色が割り当てられ、第３波長の赤外線１４ｃに基づく画像に赤色が割り当てられる。割り当てられた表示色の強度分布が重ねられると、擬似的に自然な色合いのカラー画像は生成されることができる。

【0021】

暗視撮像装置１３にはディスプレイユニット１５が接続されることができる。カラー画像はディスプレイユニット１５の画面に映し出されることができる。その他、暗視撮像装置１３には記憶装置（図示されず）が接続されることができる。カラー画像は記憶装置に記憶されることができる。

【0022】

赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３はそれぞれ商用電源１６に接続される。接続にあたって赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３はそれぞれ電源コード１７、１８を備える。電源コード１７、１８のプラグは商用電源１６のコンセント１９、２１にそれぞれ差し込まれる。個々のコンセント１９、２１には発電所２２の発電機から交流電源が供給される。交流電源は例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚといった規定の周波数を有する。赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３は供給される交流電源に基づき動作する。動作にあたって交流電源は必要に応じて直流電流に変換されることができる。赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３にはＡＣ／ＤＣ変換回路（図示されず）が組み込まれることができる。こうした発電所２２の発電機に代えて個々のコンセント１９、２１には自家発電機から電力が供給されてもよい。その他、いかなる形態であろうと、個々のコンセント１９、２１には共通の発電機から電力が供給されることができる。

【0023】

赤外線照射装置１２は第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５を備える。第１赤外線光源２３は第１波長（ピーク値）の赤外線１４ａを放出する。第１波長は例えば７８０ｎｍに設定されることができる。第１赤外線光源２３は例えばＬＥＤ（発光ダイオード）で構成されることができる。第２赤外線光源２４は第２波長（ピーク値）の赤外線１４ｂを放出する。第２波長は第１波長よりも長い。第２波長は例えば８７０ｎｍに設定されることができる。第２赤外線光源２４は例えばＬＥＤで構成されることができる。第３赤外線光源２５は第３波長（ピーク値）の赤外線１４ｃを放出する。第３波長は第２波長よりも長い。第３波長は例えば９４０ｎｍに設定されることができる。第３赤外線光源２５は例えばＬＥＤで構成されることができる。個々の赤外線光源２３、２４、２５は例えば４０ｎｍの半値幅を有することができる。

【0024】

赤外線照射装置１２は駆動回路２６を備える。駆動回路２６は第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５に接続される。駆動回路２６は第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５に駆動信号を供給する。駆動信号の供給に応じて第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５から被写体に向かって赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃが照射される。駆動信号は赤外線光源２３、２４、２５の点灯期間を規定する。駆動信号が供給されていない間、第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５は消灯する。駆動信号は交流電源から変換される直流電源に基づき生成されることができる。駆動回路２６は第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５に個別に構成されてもよい。

【0025】

赤外線照射装置１２は制御回路２７を備える。制御回路２７は駆動回路２６に接続される。制御回路２７は駆動回路２６に制御信号を供給する。制御回路２７は決められた順番で第１赤外線光源２３の点灯時間、第２赤外線光源２４の点灯時間および第３赤外線光源２５の点灯時間を規定する。制御信号の働きで第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５の赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃの放出は決められた順番で切り替えられる。

【0026】

赤外線照射装置１２は同期信号発生回路２８を備える。同期信号発生回路２８は制御回路２７に接続される。同期信号発生回路２８にはコンセント１９から交流電圧が供給される。同期信号発生回路２８は交流電圧のゼロクロスポイントを検出する。ゼロクロスポイントの検出に応じて同期信号発生回路２８は交流電圧の位相を特定する。同期信号発生回路２８は交流電圧の位相に合わせて同一の周波数の同期信号を生成する。同期信号は制御回路２７に供給される。制御回路２７は同期信号に同期して第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５の点灯を切り替える。

【0027】

暗視撮像装置１３は撮像素子３１を備える。撮像素子３１は決められた配列の画素群を備える。画素はＲ（赤色）画素３２、Ｇ（緑色）画素３３およびＢ（青色）画素３４に分類されることができる。Ｒ画素３２、Ｇ画素３３およびＢ画素３４は例えばベイヤー配列に従って配置されることができる。Ｒ画素３２は光の三原色のうち赤色に感度を有する。Ｇ画素３３は三原色のうち緑色に感度を有する。Ｂ画素３４は三原色のうち青色に感度を有する。こうした３種類の画素３２、３３、３４の形成にあたって個々の画素にはオンチップカラーフィルタが形成されることができる。個々の画素３２、３３、３４は決められた帯域の光（電磁波）の強度に応じて電圧を出力する。いずれの画素３２、３３、３４も赤外線（ここでは例えば近赤外線）に対して感度を有する。したがって、いずれの画素３２、３３、３４も赤外線の受光に応じて電圧を出力する。こうして光の帯域ごとに強度分布が検出されることができる。こうした強度分布で画像信号が形成される。撮像素子３１は例えばＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサといった固体撮像素子で構成されることができる。撮像素子は決められた周期で画像を生成する。

【0028】

暗視撮像装置１３は画像メモリ３６を有する。画像メモリ３６は撮像素子３１に接続される。画像メモリ３６は一時的に画像データを記憶する。個々の画像データには撮像素子３１で生成された画像が記述される。後述されるように、画像メモリ３６には少なくとも３枚の画像の画像データが記憶されることができる。

【0029】

暗視撮像装置１３は画像合成処理回路３７を備える。画像合成処理回路３７は画像メモリ３６に接続される。画像合成処理回路３７は画像メモリ３６から画像データを取得する。画像合成処理回路３７は時系列で連続する３枚の画像を合成する。個々の画像には決められた順番で表示色が関連づけられる。赤外線の強度分布は予め設定された規則に従って表示色の強度分布に置き換えられる。規則は例えば実測に基づき規定されることができる。規則は例えば画像合成処理回路３７に内蔵のメモリに格納されることができる。ここでは、１周期で赤色、青色および緑色の順番が確立される。したがって、連続する３枚の画像が合成されると、１枚のカラー画像が生成されることができる。

【0030】

暗視撮像装置１３はエンコーダ３８を備える。エンコーダ３８は画像合成処理回路３７に接続される。エンコーダ３８には画像合成処理回路３７から画像信号が供給される。この画像信号でカラー画像が特定される。エンコーダ３８は画像信号を表示機器用のコンポジット信号に変換する。エンコーダ３８の出力信号は例えばディスプレイユニット１５や記憶装置に供給されることができる。

【0031】

暗視撮像装置１３は赤外線判別回路３９を備える。赤外線判別回路３９は撮像素子３１に接続される。赤外線判別回路３９にはＲ画素３２の出力（以下「第１信号」という）とＢ画素３４の出力（以下「第２信号」という）およびＧ画素３３の出力が個別に供給される。赤外線判別回路３９は第１信号および第２信号を相互に比較する。赤外線判別回路３９は第１信号および第２信号の比率に応じて特定の波長の赤外線（ここでは第１波長の赤外線１４ａ）を判別する。Ｒ画素３２およびＢ画素３４は、相互に隣り合う１個ずつの画素であってもよく、特定の局所に配置される同数の画素であってもよく、撮像素子３１全体に配置される同数の画素であってもよい。

【0032】

暗視撮像装置１３は制御回路４１を備える。制御回路４１は撮像素子３１、画像メモリ３６、画像合成処理回路３７および赤外線判別回路３９に接続される。制御回路４１は撮像素子３１に制御信号を供給する。制御回路４１は決められた周期で撮像素子３１に垂直同期信号を出力する。撮像素子３１は垂直同期信号に同期して１画像を撮像する。画像メモリ３６には撮像素子３１の出力に同期して最新の３画像データが記憶される。画像メモリ３６では撮像素子３１から画像信号が出力されるたびに画像データは更新される。

【0033】

制御回路４１は画像合成処理回路３７に制御信号を供給する。この制御信号は特定の波長の赤外線の受光タイミングと同期する。ここでは、第１波長の赤外線１４ａの受光タイミングが特定される。この受光タイミングは赤外線判別回路３９の出力に基づき決定されることができる。画像合成処理回路３７では時系列に画像メモリ３６に記憶される画像の中からどの画像が第１波長の赤外線１４ａに基づく画像なのかが特定されることができる。こうして第１波長の赤外線１４ａに基づく画像が特定されると、赤外線１４ａ、１４ｂ、１３ｃの照射の順番は予め決められることから、順番に第２波長の赤外線１４ｂに基づく画像、および、第３波長の赤外線１４ｃに基づく画像は特定されることができる。

【0034】

暗視撮像装置１３は同期信号発生回路４２を備える。同期信号発生回路４２は制御回路４１に接続される。同期信号発生回路４２にはコンセント２１から交流電圧が供給される。同期信号発生回路４２は交流電圧のゼロクロスポイントを検出する。ゼロクロスポイントの検出に応じて同期信号発生回路４２は交流電圧の位相を特定する。同期信号発生回路４２は交流電圧の位相に合わせて同一の周波数の同期信号を生成する。同期信号は制御回路４１に供給される。制御回路４１は同期信号に同期して撮像素子３１、画像メモリ３６および画像合成処理回路３７の動作を制御する。

【0035】

図２に示されるように、Ｒ画素３２、Ｇ画素３３およびＢ画素３４は波長に応じて赤外線の感度に違いを有する。特に、感度の違いは赤外線の波長が短ければ短いほど増大する。例えば第１波長の赤外線１４ａに対してＲ画素３２はＧ画素３３およびＢ画素３４に比べて高い感度を示すことができる。これに対して第２波長の赤外線１４ｂおよび第３波長の赤外線１４ｃではＲ画素３２、Ｇ画素３３およびＢ画素３４はいずれもほぼ等しい感度を示す。したがって、第１信号（Ｒ画素３２）と第２信号（Ｂ画素３４）との相対感度比が例えば第１信号の感度／第２信号の感度≧２という様に予め定められた所定値を超えれば、その画像は第１波長の赤外線１４ａに基づくものと判別されることができる。第１信号と第２信号との相対感度比が「１」に近ければ、その画像は第２波長または第３波長の赤外線１４ｂ、１４ｃに基づくものと判別されることができる。第２信号にはＢ画素３４の出力に代えてＧ画素３３の出力が利用されてもよい。

【0036】

次に暗視撮像システム１１の動作を説明する。図３に示されるように、赤外線照射装置１２は順番に第１赤外線光源（ＬＥＤ１）２３、第２赤外線光源（ＬＥＤ２）２４および第３赤外線光源（ＬＥＤ３）２５の点灯を切り替える。第１波長の赤外線１４ａ、第２波長の赤外線１４ｂおよび第３波長の赤外線１４ｃが順番に被写体に照射される。このとき、同期信号発生回路２８は商用電源１６の交流電圧に同期して同期信号を生成する。同期信号の立ち上がりに応じて第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５の順番で駆動回路２６から駆動信号が供給される。第１赤外線光源２３、第２赤外線光源２４および第３赤外線光源２５の点灯期間は商用電源１６の１周期に合わせられる。個々の点灯期間ごとに被写体から暗視撮像装置１３に向かって赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃが反射する。反射した赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃは撮像素子３１上に図示しないレンズで結像される。

【0037】

暗視撮像装置１３は赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃを撮像する。Ｒ画素３２、Ｇ画素３３およびＢ画素３４は個々に赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃの強度に応じて電圧を出力する。個々の画素３２、３３、３４の電圧の大きさで赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃごとに強度分布が形成されることができる。このとき、同期信号発生回路４２は商用電源１６の交流電圧に同期して同期信号を生成する。同期信号の立ち上がりに応じて撮像素子３１は画像を撮像する。撮像素子３１の撮像期間は商用電源１６の１周期に合わせられる。同期信号発生回路２８、４２は共通の交流電圧に基づき同期信号を生成することから、撮像素子３１の撮像は赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃの切り替えに同期する。いずれかの赤外線光源２３、２４、２５の点灯期間と撮像素子３１の撮像期間とは一致する。

【0038】

赤外線判別回路３９は画像ごとに第１信号および第２信号を相互に比較する。同期信号に同期してＲ画素３２の電圧値とＢ画素３４の電圧値とが検出される。２つの電圧値の比が算出される。比が予め定めた所定の値よりも大きければ、赤外線判別回路３９は第１波長の赤外線１４ａに基づく画像を特定する。こうして特定された画像に画像合成処理回路３７は赤色の表示色を割り当てる。第１波長の赤外線１４ａの強度分布は赤色の強度分布に変換される。この画像の次の画像に画像合成処理回路３７は青色の表示色を割り当てる。第２波長の赤外線１４ｂの強度分布は青色の強度分布に変換される。さらに次の画像に画像合成処理回路３７は緑色の表示色を割り当てる。第３波長の赤外線１４ｃの強度分布は緑色の強度分布に変換される。赤色の強度分布、青色の強度分布および緑色の強度分布は重ね合わせられる。１枚のカラー画像が生成される。

【0039】

交流電源の１周期ごとに特定の赤外線波長の照射によりＲ、Ｇ、Ｂのいずれかに相当する画像が更新され、過去に他の波長の照射により撮像されたその他の２画像を合わせ１枚のカラー画像が生成される。カラー画像の画像信号はエンコーダ３８で表示機器用のコンポジット信号に変換される。コンポジット信号はディスプレイユニット１５に供給される。ディスプレイユニット１５の画面には比較的に自然な色合いで被写体のカラー画像が出力される。

【0040】

本発明者の観察によれば、赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃの波長に応じて第１信号および第２信号の相対感度比は変化する。したがって、赤外線判別回路３９で第１信号および第２信号の相対感度比が予め定めた所定値を超えると、第１波長の赤外線１４ａの受光タイミングは判別されることができる。予め決められた順番で赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃは受光されることから、第１波長の赤外線１４ａの受光タイミングが判別されれば、全ての赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃの受光タイミングは決定されることができる。赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３の間で制御線が省略されても、確実に第１波長の赤外線１４ａの画像、第２波長の赤外線１４ｂの画像および第３波長の赤外線１４ｃの画像に赤色、青色および緑色は関連づけられることができる。

【0041】

赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３は動作にあたってコンセント１９、２１から電力の供給を受ける。コンセント１９、２１から供給される電力は暗視撮像装置１３だけでなく赤外線照射装置１２にも同位相の電力を供給することができる。その結果、赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃの波長の切り替えと撮像素子３１の撮像のタイミングとは同期することができる。同期にあたって赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３の間で制御線は省略されることができる。したがって、施工や配置の制約を受けずに赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３は遠隔に配置されることができる。暗視撮像システム１１には簡単に２台目以降の赤外線照射装置１２や暗視撮像装置１３は追加されることができる。

【0042】

暗視撮像装置１３では第１波長の赤外線１４ａに基づく画像信号には表示色として赤色が関連づけられる。第１波長よりも長い第２波長の赤外線１４ｂに基づく画像信号には表示色として青色が関連づけられる。第２波長よりも長い第３波長の赤外線１４ｃに基づく画像信号には表示色として緑色が関連づけられる。こうした関連づけによれば、他の組み合わせに比べて自然の色合いのカラー画像は生成されることができる。その他、例えば第１波長の赤外線１４ａに基づく画像信号に赤色が関連づけられ、第２波長の赤外線１４ｂに基づく画像信号に青色が関連づけられ、第３波長の赤外線１４ｃに基づく画像信号に緑色が関連づけられてもよい。

【0043】

赤外線の波長が短い程、Ｒ画素３２の出力電圧とＢ画素３４の出力電圧との相対感度比（＝Ｒ画素の出力／Ｂ画素の出力）は大きい。その一方で、赤外線の波長が長くなるにつれて、Ｒ画素３２、Ｇ画素３３およびＢ画素３４の出力電圧値はほぼ一致していく。すなわち、相対感度比は１に近づいていく。したがって、赤色と青色とが比較されれば、確実に第１波長の赤外線１４ａの受光タイミングは判別されることができる。青色に代えて赤色と緑色とが比較されても、確実に第１波長の赤外線１４ａの受光タイミングは判別されることができる。

【0044】

暗視撮像システム１１では同期信号発生回路２８、４２として発振器が用いられてもよい。発振器には例えば水晶発振器が用いられることができる。水晶発振器には分周器が組み合わせられることができる。発振器は赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３ごとに局部同期信号を出力することができる。予め決められた周波数の発振器が赤外線照射装置１２および暗視撮像装置１３に組み込まれれば、赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃの切り替えの時間間隔と撮像の時間間隔とは一致することができる。そして、Ｒ画素３２の出力電圧とＢ画素３４との感度の比が変化するタイミングが特定されれば、そのタイミングで第１波長の赤外線１４ａの照射開始タイミングまたは第２波長の赤外線１４ｂの照射開始タイミングが導き出されることができる。こうして個々の波長の赤外線１４ａ、１４ｂ、１４ｃに基づく画像に赤色、青色および緑色の表示色は確実に関連づけられることができる。この場合には、赤外線判別回路３９は切り替えおよび撮像の時間間隔よりも十分に短い時間間隔で第１信号および第２信号を相互に比較すればよい。

【0045】

こうした暗視撮像システム１１は監視カメラシステムに利用されることができる。監視カメラシステムでは暗視撮像装置１３は昼間は可視光を受光し、夜間は可視光および赤外光を受光し撮像を行うデイナイトカメラとしても機能することができる。こうしたデイナイトカメラの実現にあたって撮像素子３１には例えば赤外線カットフィルタが組み合わせられることができる。赤外線カットフィルタは撮像時に撮像素子３１に向かって赤外線の進入を阻止する。その結果、個々のＲ画素３２は赤色光の強度に応じて電圧を出力し、個々のＧ画素３３は緑色光の強度に応じて電圧を出力し、個々のＢ画素３４は青色光の強度に応じて電圧を出力することができる。１度の撮像で１枚のカラー画像は生成されることができる。この場合には、暗視撮像の実現にあたって赤外線カットフィルタは取り除かれる。赤外線カットフィルタはレンズと撮像素子３１との間の光路に進退自在に配置されればよい。こうした進退の実現にあたって赤外線カットフィルタには機械的な駆動機構が連結されることができる。

【符号の説明】

【0046】

１１ 暗視撮像システム、１２ 赤外線照射装置、１３ 暗視撮像装置、１４ａ （第１波長の）赤外線、１４ｂ （第２波長の）赤外線、１４ｃ （第３波長の）赤外線、２３ 第１光源（第１赤外線光源）、２４ 第２光源（第２赤外線光源）、２５ 第３光源（第３赤外線光源）、２６ 駆動回路、２７ 制御回路、３１ 撮像素子、３２ 第１画素（Ｒ画素）、３４ 第２画素（Ｂ画素）、３７ 画像合成処理回路、３９ 判別回路（赤外線判別回路）、４１ 制御回路。

【図1】

【図2】

【図3】