CN108292023B - 重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像光学系统 - Google Patents

重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像光学系统 Download PDF

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Abstract

提供了一边为简易且便宜的结构一边能够有效地减少重影的重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像光学系统。在本发明的重影减少装置1A中，具有使光通过的1个或多个开口部11a并且将所述开口部11a关于摄像光学系统2的光轴的对称位置全部遮光的遮光板11被配置在所述摄像光学系统2中的光瞳位置附近。

Description

重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像 光学系统
技术领域
本发明涉及能够减少起因于太阳等高亮度被摄物的重影的重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像光学系统。
背景技术
以往，已知：当来自太阳等高亮度被摄物的光入射到摄像光学系统中时，被透镜的表面或镜筒的内面等反射而成为杂散光。这样的杂散光成为在摄像画面内形成不意图的像（重影）的原因，因此，为了减少该重影而提出了用于防止杂散光的技术。
例如，在日本特开平10-62669号公报中，公开了通过与基于光圈值而变化的有效光束对应地使开口的作用的大小变化来减少重影的技术（专利文献1）。此外，在日本特开平8-334725号公报中，提出了将光圈限制到比开放值小的光圈值来除去有害光的技术。进而，还提出了通过透镜面的涂敷来降低反射率而抑制重影的方法（专利文献2）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-62669号公报；
专利文献2：日本特开平8-334725号公报。
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述那样的以往的重影减少技术中，存在以下这样的问题：依然存在未除尽杂散光而产生重影的情况。此外，在专利文献1、2所记载的发明中，由于需要控制开口的大小或光圈，所以还存在装置复杂化并且成本变高这样的问题。
本发明是为了解决这样的问题点而完成的，其目的在于提供一边为简易且便宜的结构一边能够有效地减少重影的重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像光学系统。
用于解决课题的方案
在本发明的重影减少装置中，具有使光通过的1个或多个开口部并且将所述开口部关于摄像光学系统的光轴的对称位置全部遮光的遮光板被配置在所述摄像光学系统中的光瞳位置附近。
此外，作为本发明的一个方式，关于与所述光轴正交的直线仅在单侧一方形成1个所述开口部也可。
进而，作为本发明的一个方式，所述开口部被形成为以从所述光轴偏心的位置为中心的1个圆形也可。
此外，作为本发明的一个方式，也可以具有：进退驱动单元，使所述遮光板相对于所述摄像光学系统进退；光检测单元，对光的强度进行检测；以及控制单元，对由所述光检测单元检测出的光的强度进行监视，对所述进退驱动单元进行控制，以使在所述光的强度为规定的阈值以上的情况下配置为使所述遮光板进入所述摄像光学系统，并且，在所述光的强度比规定的阈值小的情况下使所述遮光板从所述摄像光学系统退避。
此外，本发明的摄像装置具备具有上述的任一个方式的重影减少装置而成。
进而，本发明的重影减少方法在摄像光学系统中的光瞳位置附近配置具有使光通过的1个或多个开口部并且将所述开口部关于摄像光学系统的光轴的对称位置全部遮光的遮光板，利用所述遮光板对来自摄像元件的反射光进行遮光。
此外，本发明的摄像光学系统是，一种摄像光学系统，经由透镜使来自被摄物的光在摄像元件成像，其中，具有使光通过的1个或多个开口部并且将所述开口部关于所述摄像光学系统的光轴的对称位置全部遮光的遮光板被配置在所述摄像光学系统中的光瞳位置附近。
发明效果
根据本发明，一边为简易且便宜的结构一边能够有效地减少重影。
附图说明
图1是示出本发明的重影（ghost）减少装置、摄像装置和摄像光学系统的一个实施方式的图。
图2是示出第1实施方式中的光圈的图。
图3是示出第1实施方式中的遮光板的图。
图4是在第1实施方式中示出遮光板与光圈的配置的图。
图5是示出具有3个圆弧形状的开口部的遮光板的例子的图。
图6是示出具有1个阴阳太极图形状的开口部的遮光板的例子的图。
图7是示出具有1个以从光轴偏心的位置为中心的圆形的开口部的遮光板的例子的图。
图8是示出具有1个以从光轴偏心的位置为中心的楕圆形的开口部的遮光板的例子的图。
图9是示出本发明的重影减少装置、摄像装置和摄像光学系统的第2实施方式的框图。
图10是在本实施例1中示出装载有本发明的重影减少装置、摄像装置和摄像光学系统的汽车的图。
图11是示出在以往的摄像光学系统中产生重影的主要原因的图。
具体实施方式
首先，本申请发明人们进行专心研究和反复试验的结果是，发现了：关于来自太阳等高亮度被摄物的光，与透镜面处的反射相比较，照相胶片（photographic film）或图像传感器（ image sensor）等的摄像面处的反射更大。而且，发现了：如图11所示，被该摄像面反射的无用光由透镜反射而成为返回光，成为产生重影的较大的主要原因。
因此，本申请发明人们构思通过以使被上述的摄像面反射的无用光不会返回到摄像面的方式抑制来有效地减少重影，达到完成了本发明。以下，使用附图来对本发明的重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像光学系统的第1实施方式进行说明。
图1是示出具备内含本第1实施方式的重影减少装置1A的摄像光学系统2的摄像装置10的图。如图1所示，本第1实施方式的摄像装置10主要由用于对被摄物进行摄像的摄像光学系统2、以及在该摄像光学系统2中的焦点位置配置的摄像元件3构成。然后，通过将重影减少装置1A配置在摄像光学系统2中的光瞳（pupil）位置附近来遮断由摄像元件3的表面反射的返回光，减少重影。以下，对各结构进行说明。
摄像光学系统2经由透镜使来自被摄物的光向摄像元件3成像。在本第1实施方式中，如图1所示，摄像光学系统2具有：在光瞳位置的前方配置的前组透镜21、在光瞳位置配置的光圈22、在光瞳位置稍后配置的重影减少装置1A、以及在光瞳位置的后方配置的后组透镜23。
前组透镜21和后组透镜23分别由1个或多个透镜构成，为用于使来自被摄物的光向摄像元件3成像的透镜。再有，在本第1实施方式中，摄像光学系统2具有前组透镜21和后组透镜23，但是，并不限定于该结构，针对至少具有前组透镜21的摄像光学系统2，本发明有效地进行作用。
光圈22被配置在摄像光学系统2中的光瞳位置，为用于调整通过的光的量的光圈。在本第1实施方式中，光圈22如图2所示那样由虹彩光圈（iris diaphragm）构成，所述虹彩光圈能够在不使开口的中心位置变化的情况下使开口的大小增减。再有，在本第1实施方式中，使用具有光圈22的摄像光学系统2，但是，并不限定于该结构，本发明也能够应用于不具有光圈22的摄像光学系统2。
重影减少装置1A为用于遮断来自摄像元件3的返回光而使重影减少的装置。在本第1实施方式中，重影减少装置1A由遮光板11构成，所述遮光板11由反射率低的黒色素材构成。此外，如图3所示，该遮光板11具有形成为与光圈22的开口大致相同直径的半圆形状且使光通过的开口部11a。而且，如图4所示那样，以使该开口部11a的中心与光轴一致的方式设置在光圈22的稍后。由此，在遮光板11中，开口部11a关于与光轴正交的直线而仅被配置在单侧一方来使光透射，在另一侧对光进行遮光。
再有，在本第1实施方式中，在光瞳位置设置光圈22，因此，在该光圈22的稍后配置重影减少装置1A，但是，并不限定于该结构。在没有光圈22的摄像光学系统2和摄像装置10的情况下，在摄像光学系统2中的光瞳位置配置重影减少装置1A也可。此外，在本发明中，光瞳位置附近是指不仅包括光瞳位置而且还包括如光瞳位置稍后那样能在不产生渐晕（vignetting）的情况下发挥本发明的重影减少效果的范围内靠近光瞳位置的位置的概念。
摄像元件3由CCD（Charge-Coupled Device，电荷耦合器件）图像传感器等构成，将由在光接收面成像的像的光造成的明暗光电变换为电荷的量，并依次读出其而变换为电信号。再有，在本第1实施方式中，摄像光学系统2具有摄像元件3，但是，并不限定于该结构，本发明也能够应用于如胶片摄像机那样不具有摄像元件3的摄像光学系统。
接下来，对具备以上的结构的本第1实施方式的重影减少装置1A和具备其的摄像装置10、重影减少方法、以及摄像光学系统2的作用进行说明。
首先，在本第1实施方式中，如图1所示，在摄像光学系统2中的光瞳位置附近配置作为重影减少装置1A的遮光板11。该遮光板11只不过是黒色的板材，因此，结构极其简易且便宜。
接下来，在本第1实施方式的摄像光学系统2中，在太阳等高亮度被摄物存在于视野内的情况下，如图1所示那样，重影减少装置1A在光瞳位置附近将入射光束仅限制为通过关于与光轴正交的直线形成在上半部分的开口部11a的光。此时，在本第1实施方式中，关于与光轴正交的直线仅在单侧一方形成1个开口部11a。此外，在将开口部11a关于光轴的对称位置全部遮光这样的条件下，开口部11a的面积最大，因此，确保充分的光量。
通过重影减少装置1A后的光经由后组透镜23在摄像元件3的表面成像，其大部分被摄像元件3吸收。但是，一部分光如图1所示那样被摄像元件3的表面正反射而成为返回光。这些返回光在再次返回来到光瞳位置附近时，如图1所示那样到达关于光轴与入射时的位置对称的位置。
即，在本第1实施方式中，返回光是源自通过在遮光板11的上半部分设置的开口部11a后的光，因此，在光瞳位置附近全部返回来到遮光板11的下半部分。因此，遮光板11在光瞳位置附近遮断全部返回光，而不会向前方返回。因此，本第1实施方式的重影减少装置1A有效地抑制如图11所示那样的、以下这样的现象：返回光到达前组透镜21，被该前组透镜21再次反射而在摄像元件3的表面生成重像（ghost image）。
再有，在后组透镜23的个数较多的情况下，返回光在到达遮光板11之前被反射而向摄像元件3返回的概率变高，被相对地除去的重影较少。然而，在前组透镜21的个数较多的情况下，较多地产生成为除去对象的那样的重影（返回光），因此，能够遮断它们的遮光板11的效果极大。
根据以上那样的本第1实施方式，取得以下那样的效果。
1. 一边为简易且便宜的结构一边能够有效地减少重影。
2. 由于有效地减少重影，所以，能够在总是要求固定区域的拍摄的监视摄像机或车载摄像机等中提供易看的图像。
3. 特别是在前组透镜21的个数较多的情况下，具有较大的重影减少效果。
4. 在如机器视觉系统（machine vision system）那样对由摄像装置10摄像的图像利用图像识别技术的情况下，能够减少成为噪声的重影来提高观察精度。
再有，在上述的本第1实施方式中，遮光板11关于与光轴正交的直线仅在单侧一方具有1个半圆形状的开口部11a，但是，并不限定于该结构。即，只要为具有使光通过的1个或多个开口部11a并且将开口部11a关于摄像光学系统2的光轴的对称位置全部遮光那样的遮光板11即可。
例如，如图5所示那样，关于光轴以60°间隔设置3个形成为中心角为60°的圆弧形状的开口部11a也可。像这样，即使为关于与光轴正交的直线不仅在单侧而且在两侧具有多个开口部11a的遮光板11，也将各开口部11a关于摄像光学系统2的光轴的对称位置全部遮光。
此外，如图6所示那样，在遮光板11形成阴阳太极图的一方那样的开口部11a也可。像这样，即使为关于与光轴正交的直线遍及两侧具有1个开口部11a的遮光板11，也将开口部11a关于摄像光学系统2的光轴的对称位置全部遮光。
进而，如图7所示那样，为具有1个形成为以从光轴偏心的位置为中心的圆形的开口部11a的遮光板11也可。根据这样的遮光板11，得到圆形的自然的模糊像。
此外，如图8所示那样，为具有1个形成为以从光轴偏心的位置为中心的楕圆形的开口部11a的遮光板11也可。根据这样的遮光板11，与图7的开口部11a相比较，能够确保充分的光量。
接下来，对本发明的重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像光学系统的第2实施方式进行说明。再有，关于第2实施方式中的结构之中的、与上述的第1实施方式相同或相当的结构，标注同一附图标记，省略再次的说明。
本第2实施方式的特征在于仅在太阳等高亮度被摄物进入到拍摄范围内时使重影减少装置1B发挥作用的方面。具体而言，如图9所示，本第2实施方式的重影减少装置1B具有使遮光板11相对于摄像光学系统2进退的进退驱动单元12、对光的强度进行检测的光检测单元13、以及基于该光检测单元13的检测结果来对进退驱动单元12进行控制的控制单元14。
进退驱动单元12使遮光板11相对于摄像光学系统2进退。在本实施方式中，进退驱动单元12由使遮光板11沿着与光轴正交的方向滑动移动的螺线管传动器（solenoidactuator）构成。然而，并不限定于该结构，只要为使遮光板11相对于摄像光学系统2进退的机构即可。
光检测单元13对入射到摄像光学系统2中的光的强度进行检测。在本实施方式中，摄像元件10也兼用作光检测单元13。然而，并不限定于该结构，只要为对入射到摄像光学系统2中的光的强度进行检测的单元，则也可以将装载有硫化镉（cadmium sulfide）（CdS）电池的光传感器等采用为光检测单元13。
控制单元14由CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）等构成，基于光检测单元13的检测结果来对进退驱动单元12进行控制。在本第2实施方式中，控制单元14被配置为在光的强度为规定的阈值以上的情况下使遮光板11进入摄像光学系统2。另一方面，对进退驱动单元12进行控制，以使在光的强度比规定的阈值小的情况下使遮光板11从摄像光学系统2退避。
在以上的结构中，预先求取容易产生重影的光的强度，将该光的强度设定为上述阈值。由此，当使重影产生的程度的高亮度被摄物进入到拍摄范围时，遮光板11进入摄像光学系统2来减少重影。另一方面，如果在拍摄范围内不存在使重影产生的程度的高亮度被摄物，则遮光板11进行退避来确保充分的光量。
根据以上那样的本第2实施方式的重影减少装置1B和具备其的摄像装置10、重影减少方法、以及摄像光学系统2，能够在取得与上述的第1实施方式同样的作用效果之上在不产生重影的拍摄条件下使遮光板11自动地退避来确保充分的光量。
接下来，对本发明的重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像光学系统的具体的实施例进行说明。
实施例1
在本实施例1中，设想了将上述的第1实施方式的重影减少装置1A、摄像装置10和摄像光学系统2装载于汽车的情况。
具体而言，如图10所示，在挡风玻璃的上端部附近以朝向正面的方式设置了作为摄像装置10的车载摄像机。在该情况下，根据时间带和汽车的方向，作为高亮度被摄物的太阳的光进入。
在以上的结构中，重影减少装置1A将入射光束仅限制为入射到摄像光学系统2中的太阳光之中的、通过遮光板11的开口部11a的光。此外，遮光板11遮断了被摄像元件3的表面反射而返回来到光瞳位置附近的返回光。因此，即使在太阳光处于拍摄范围内的情况下，也在车载摄像机的影像中有效地抑制了重影的产生。
根据以上那样的本实施例1，示出了即使在总是要求固定区域的拍摄的车载摄像机中也能够有效地减少重影来提供易看的图像。
再有，本发明的重影减少装置和具备其的摄像装置、重影减少方法、以及摄像光学系统并不限定于前述的实施方式或实施例，能够进行适当变更。
例如，在上述的各实施方式中，将本发明的摄像装置10应用于数字视频摄像机，将本发明的摄像光学系统2应用于该数字视频摄像机所具备的摄像光学系统。然而，本发明的应用范围并不限定于上述，能够如在数码照相机（digital still camera）、胶片摄像机、智能电话或平板电脑等中装入的摄像机等那样广泛地应用于各种摄像机所具备的摄像光学系统和具备这些摄像光学系统的摄像装置。
附图标记的说明
1A 重影减少装置（第1实施方式）
1B 重影减少装置（第2实施方式）
2 摄像光学系统
3 摄像元件
10 摄像装置
11 遮光板
11a 开口部
12 进退驱动单元
13 光检测单元
14 控制单元
21 前组透镜
22 光圈
23 后组透镜。

Claims (7)

1.一种重影减少装置，其中，具有使光通过的1个或多个开口部并且在旋转方向上被固定且将所述开口部关于摄像光学系统的光轴的对称位置全部遮光的黑色素材的遮光板被配置在所述摄像光学系统中的光瞳位置附近，所述开口部被配置在所述遮光板上的固定位置并且具有以源自通过所述开口部的光的返回光被所述遮光板全部遮断的方式预先设计的固定形状。
2.根据权利要求1所述的重影减少装置，其中，关于与所述光轴正交的直线仅在单侧一方形成1个所述开口部。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的重影减少装置，其中，所述开口部被形成为以从所述光轴偏心的位置为中心的1个圆形。
4.根据权利要求1至权利要求3的任一项所述的重影减少装置，其中，具有：
进退驱动单元，使所述遮光板相对于所述摄像光学系统进退；
光检测单元，对光的强度进行检测；以及
控制单元，对由所述光检测单元检测出的光的强度进行监视，对所述进退驱动单元进行控制，以使在所述光的强度为规定的阈值以上的情况下配置为使所述遮光板进入所述摄像光学系统，并且，在所述光的强度比规定的阈值小的情况下使所述遮光板从所述摄像光学系统退避。
5.一种摄像装置，其中，具备根据权利要求1至权利要求4的任一项所述的重影减少装置。
6.一种重影减少方法，其中，在摄像光学系统中的光瞳位置附近配置具有使光通过的1个或多个开口部并且在旋转方向上被固定且将所述开口部关于摄像光学系统的光轴的对称位置全部遮光的黑色素材的遮光板，利用所述遮光板对来自摄像元件的反射光进行遮光，其中，
所述开口部被配置在所述遮光板上的固定位置并且具有以源自通过所述开口部的光的返回光被所述遮光板全部遮断的方式预先设计的固定形状。
7.一种摄像光学系统，经由透镜使来自被摄物的光在摄像元件成像，其中，
具有使光通过的1个或多个开口部并且在旋转方向上被固定且将所述开口部关于所述摄像光学系统的光轴的对称位置全部遮光的黑色素材的遮光板被配置在所述摄像光学系统中的光瞳位置附近，所述开口部被配置在所述遮光板上的固定位置并且具有以源自通过所述开口部的光的返回光被所述遮光板全部遮断的方式预先设计的固定形状。
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