JP2020091453A - Control device, image capturing apparatus and control method thereof - Google Patents

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小林 繁之
Shigeyuki Kobayashi
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Abstract

To capture an image with high quality by accurately using an optical filter.SOLUTION: A control device controls an image capturing apparatus having an image sensor for outputting an image signal by photoelectrically converting light incident through an imaging optical system including an optical filter and driving means for changing a position of the optical filter. The control device includes control means which controls the driving means so as to gradually insert the optical filter into an opening of the imaging optical system, determines the position of the optical filter on the basis of luminance of the image obtained by the image sensor while gradually inserting the optical filter, and controls the driving means so that the position of the optical filter is the determined position.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、制御装置、撮像装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a control device, an imaging device and a control method thereof.

従来、ネットワークカメラなどの撮像装置において、可視光だけでなく、赤外光にも感度を有する撮像素子を使用し、可視光及び赤外光による画像を撮影可能な撮像装置がある。このような撮像装置において、赤外光をカットし、可視光のみを透過する赤外カットフィルタを、被写体の照度に応じて結像光学系の光路から挿抜するとともに、撮影モードを切り替える手法が用いられている。以下、この手法を「オートデイナイト」と呼ぶ。このような撮像装置では、赤外カットフィルタを取り付けてYUV形式やRGB形式のカラー画像を取得するモード(デイモード)と、赤外カットフィルタを取り外し、モノクロ画像を取得するモード(ナイトモード)とを切り替えている。ナイトモードでは、色情報を失う一方、赤外光を取り入れることで低照度環境でも被写体を認識することが可能となる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image pickup device such as a network camera, there is an image pickup device capable of taking an image with visible light and infrared light by using an image pickup element having sensitivity to not only visible light but also infrared light. In such an imaging device, a method is used in which an infrared cut filter that cuts infrared light and transmits only visible light is inserted into and removed from the optical path of the imaging optical system according to the illuminance of the subject, and the shooting mode is switched. Has been. Hereinafter, this method is referred to as "auto day night". In such an image pickup apparatus, a mode in which an infrared cut filter is attached to acquire a color image in YUV format or RGB format (day mode), and a mode in which the infrared cut filter is removed to acquire a monochrome image (night mode) are used. Are switching. In the night mode, while losing the color information, it becomes possible to recognize the subject even in a low illuminance environment by incorporating infrared light.

特許文献1には、撮影モードの切り替えのために、画素信号レベルによって被写体の照度(つまり輝度)を検出する方法が提示されている。具体的には、デイモードからナイトモードへ移行した際の画素信号レベル(以降、「ナイト移行閾値」と記す。)を記憶し、このレベルに一定量を加算した信号レベルをナイトモードからデイモードへの切り替え閾値(以降、「デイ移行閾値」と記す。)としている。 Patent Document 1 presents a method of detecting the illuminance (that is, the brightness) of a subject based on the pixel signal level in order to switch the shooting mode. Specifically, the pixel signal level at the time of shifting from the day mode to the night mode (hereinafter referred to as “night shift threshold”) is stored, and a signal level obtained by adding a certain amount to this level is changed from the night mode to the day mode. The threshold for switching to (hereinafter, referred to as “day shift threshold”).

また近年、監視や車載分野の認識用画像を取得するネットワークカメラにおいては、ダイナミックレンジ拡大の要請が高まっている。例えば夜間、ヘッドライトを点灯している車のナンバープレートを撮影する場合、ナンバープレートの露光が適正となるようにカメラの露出を調整すると、ナンバープレートの近傍にあるヘッドライトが露出オーバーとなり、いわゆるハレーションを起こしてしまう。この結果、ハレーションがナンバープレートまで広がってコントラストが低下し、認識が困難となる。逆に、ヘッドライトがハレーションを起こさないようにカメラの露出を調整した場合には、ヘッドライトに比べて輝度の小さいナンバープレートは黒潰れしてしまい、認識が困難になる。 In recent years, there has been an increasing demand for expanding the dynamic range of network cameras for acquiring images for recognition in the field of surveillance and in-vehicle use. For example, when photographing the license plate of a car with the headlights turned on at night, if the exposure of the camera is adjusted so that the exposure of the license plate is appropriate, the headlights in the vicinity of the license plate will be overexposed. It causes halation. As a result, the halation spreads to the license plate and the contrast decreases, making recognition difficult. On the other hand, when the exposure of the camera is adjusted so that the headlight does not cause halation, the license plate, which has a lower brightness than the headlight, is crushed in black, which makes recognition difficult.

特許文献2には、このような撮影において、ハレーションを起こさずにナンバープレートを撮影する技術として、可視光を遮断し、赤外光を透過するフィルタ(以後、「可視カットフィルタ」と呼ぶ。)を用いる方法が提示されている。例えば、夜間、ナイトモードで車を撮影する場合であって、撮影範囲が赤外光照明を用いて照らされているか、または環境光に赤外光が含まれている場合を仮定する。このような場合、車のナンバープレートの撮影中にヘッドライトのハレーションを検知すると、カメラのレンズに可視カットフィルタを装着する。近年、ヘッドライトの光源は、従来のハロゲンライトからLEDに移行しているが、LED型ヘッドライトは可視光にのみスペクトルを持つものが多いため、可視カットフィルタを通すと大幅にヘッドライトからの光量を落とすことができる。そのため、可視カットフィルタを装着することで、ナンバープレートを撮影するための露出合わせが容易になる。このように可視カットフィルタを用いてハレーションを抑制する撮影モードを以後、「ハレーション抑制モード」と呼ぶ。 In Patent Document 2, as a technique for photographing a license plate without causing halation in such photographing, a filter that blocks visible light and transmits infrared light (hereinafter, referred to as "visible cut filter"). The method of using is presented. For example, assume that a car is photographed in night mode at night and the photographing range is illuminated by using infrared light illumination, or the ambient light includes infrared light. In such a case, when the halation of the headlight is detected while photographing the license plate of the car, the visible cut filter is attached to the lens of the camera. In recent years, the light source of the headlight has changed from the conventional halogen light to the LED, but since many LED type headlights have a spectrum only in the visible light, the light from the headlight can be drastically changed by passing the visible cut filter. The amount of light can be reduced. Therefore, by mounting the visible cut filter, exposure adjustment for photographing the license plate becomes easy. The shooting mode in which the halation is suppressed by using the visible cut filter in this way is hereinafter referred to as a “halation suppression mode”.

更に、近年では、道路監視などのネットワークカメラにおいて、車のフロントガラスに映り込みがあったとしても、車の運転手の顔を撮影したいという要求が出てきている。このような要求に対し、偏光フィルタを結像光学系に装着することでフロントガラスの映り込みを抑制する撮影手法が存在する。 Further, in recent years, there has been a demand for network cameras for road monitoring and the like to photograph the face of a driver of a car even if the windshield of the car is reflected. In response to such a demand, there is a photographing method in which a polarizing filter is attached to an imaging optical system to suppress the reflection of the windshield.

フロントガラスで反射する反射光に注目すると、ブリュースター角(フロントガラスと空気であれば約56度)近傍の角度でフロントガラスに入射した光の反射光にはP偏光の割合が低く、S偏光が多く含まれる。そのため、偏光フィルタの偏光軸がS偏光と並行になるように設置すると、S偏光成分が遮断され、これによりフロントガラス表面での反射光が除去されるため、フロントガラスの先にある運転手の顔を撮影することが可能となる。なお、運転手の顔で反射した光は、輝度は低いものの非偏光とみなせるため、偏光フィルタを一定量通過する。ただし、偏光フィルタは非偏光である自然光に対しても偏光軸方向の光を遮断するために、カメラが受け取る光を低減させてしまい、撮影画像全体が暗くなるというデメリットがある。 Focusing on the reflected light that is reflected by the windshield, the proportion of P-polarized light in the reflected light that is incident on the windshield at an angle near the Brewster's angle (about 56 degrees for windshield and air) is low, and S-polarized light is Many are included. Therefore, if the polarizing filter is installed so that the polarization axis is parallel to the S-polarized light, the S-polarized light component is blocked and the reflected light on the windshield surface is removed. It is possible to take a picture of the face. The light reflected by the driver's face can be regarded as non-polarized light although it has low brightness, and therefore passes through a certain amount of the polarizing filter. However, the polarization filter has a demerit that the light received by the camera is reduced because the light in the polarization axis direction is blocked even with respect to unpolarized natural light, and the entire captured image becomes dark.

これに対し、特許文献3に、画像の輝度が所定値以上に明るければカメラに偏光フィルタを装着して撮影し、画像の輝度が所定値未満であれば偏光フィルタをカメラから外して撮影する技術が提案されている。便宜上、以後、偏光フィルタを装着して撮影するモードを「映り込み抑制モード」と呼ぶ。 On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-242, a technique in which a polarization filter is attached to a camera to take an image when the brightness of the image is brighter than a predetermined value, and the polarization filter is removed from the camera when the brightness of the image is less than a predetermined value Is proposed. For the sake of convenience, hereinafter, a mode in which a polarizing filter is attached and an image is taken will be referred to as a “reflection suppressing mode”.

以上のように、ネットワークカメラにおいては、赤外カットフィルタや可視カットフィルタ、偏光フィルタ等の、波長毎もしくは偏光方向毎に透過率の異なる光学フィルタを利用して撮影モードを切り替え、認識性の高い画像を取得している。 As described above, in the network camera, the photographing mode is switched by using the optical filters such as the infrared cut filter, the visible cut filter, and the polarization filter, which have different transmittances for each wavelength or each polarization direction, and are highly recognizable. You are getting an image.

特開2004−120202号公報JP, 2004-120202, A 特開2016−220002号公報JP, 2016-220002, A 特開2010−109562号公報JP, 2010-109562, A

しかしながら、これらの光学フィルタの挿抜に伴う撮影モードの切り替えにおいて、以下のような課題がある。一つは、オートデイナイトに関する課題である。 However, there are the following problems in switching the shooting modes associated with the insertion and removal of these optical filters. One is the issue regarding Auto Day Night.

一般に、監視用途などのネットワークカメラにおいては色情報が重視されるため、より低い照度下でもカラー撮影(デイモード)を行うことが望ましい。しかしながら特許文献1に記載の手法を用いると、次のトレードオフが発生する。 In general, color information is important in a network camera for monitoring purposes, so it is desirable to perform color photography (day mode) even under lower illuminance. However, when the method described in Patent Document 1 is used, the following trade-off occurs.

(1)より低照度からデイモードへの切り替えを行おうとして、デイ移行閾値とナイト移行閾値の差を小さくすると、デイモードには不十分な照度において切り替えを行ってしまい、デイモードとナイトモードの遷移を繰り返す、ハンチングを起こす可能性がある。 (1) If the difference between the day transition threshold and the night transition threshold is reduced in order to switch from a lower illuminance to the day mode, the illuminance is insufficient for the day mode, and the day mode and the night mode are switched. There is a possibility of causing hunting by repeating the transition of.

(2)ハンチングの可能性を低減するためデイ移行閾値とナイト移行閾値の差を大きく設定すると、ナイトモードからデイモードへの切り替わりのタイミングが遅くなってしまい、カラー撮影に十分な照度があるにも関らず、デイモードに切り替わらない。 (2) If the difference between the day shift threshold and the night shift threshold is set large in order to reduce the possibility of hunting, the switching timing from the night mode to the day mode will be delayed and the illuminance will be sufficient for color photography. Nevertheless, it does not switch to day mode.

(1)は、ナイトモードでの撮影画像からは可視光と赤外光の見分けがつかないために起こり、赤外光が多いほど、デイモードでは不十分な照度でもデイモードへ移行してしまう可能性が高くなる。 (1) occurs because it is not possible to distinguish visible light from infrared light from a photographed image in night mode. The more infrared light there is, the more the day mode shifts to day mode even if the illuminance is insufficient. More likely.

また、もう一つの課題は、ハレーション抑制モードに移行した際の課題である。特許文献2には可視カットフィルタを挿入するタイミングを判定する方法は開示されているが、ナイトモードへは一定時間経過後に移行することが開示されているのみであり、可視カットフィルタを抜去すべき適切なタイミングを判断する方法は開示されていない。これは、被写体の輝度値をもとにハレーションの有無を判定しているためである。つまり、一旦ハレーション抑制モードになった後は可視光がカットされるため、仮に車がヘッドライトを消したとしても画像に変化がないため、ナイトモードに戻しても良いことが判別できない。監視用途としては、画像のSN比が高く視認性のよい画像を取得したいため、ハレーションが無いのであれば速やかにナイトモードへ戻して可視光を取り込むことが望まれる。また、仮にデイモード撮影が可能であるならば、速やかにデイモードへ戻してカラー撮影を行い、色情報を取得することが望まれる。しかしながら、ハレーション抑制モードに移行した後はヘッドライトの消灯を検知できないため、デイモードもしくはナイトモードへの切り替えが可能な状態であっても、ハレーション抑制モードで撮影を続けてしまうという課題がある。 Another problem is a problem when shifting to the halation suppression mode. Patent Document 2 discloses a method of determining the timing of inserting a visible cut filter, but only discloses that the night mode is shifted to after a certain period of time, and the visible cut filter should be removed. No method is disclosed for determining the proper timing. This is because the presence or absence of halation is determined based on the brightness value of the subject. That is, since visible light is cut off once in the halation suppression mode, the image does not change even if the vehicle turns off the headlights, so it cannot be determined that the mode may be returned to the night mode. For monitoring purposes, since it is desired to acquire an image with a high SN ratio and good visibility, it is desirable to immediately return to night mode and capture visible light if there is no halation. Further, if day mode photography is possible, it is desirable to quickly return to day mode and perform color photography to acquire color information. However, after switching to the halation suppression mode, it is not possible to detect the turning off of the headlights, so there is a problem that shooting is continued in the halation suppression mode even in a state in which the mode can be switched to the day mode or the night mode.

さらに、もう一つの課題は、映り込み抑制モードに移行する際の課題である。車のフロントガラスの映り込みは、撮影するカメラの位置と被写体である車の位置とフロントガラスの角度、および映り込む対象物(雲や建物、太陽など)の位置関係によって、偏光フィルタによって抑制できない場合が存在する。フロントガラスから見て、映り込み対象物から出た光の入射角がブリュースター角から離れた値であるほど、反射光にP偏光成分が混ざるため、偏光フィルタによってS偏光成分を遮断したとしても、P偏光成分が残ってしまい、その結果映り込みが残ってしまう。 Furthermore, another problem is a problem when shifting to the reflection suppression mode. The reflection of the windshield of the car cannot be suppressed by the polarization filter depending on the position of the camera that captures the image, the position of the car that is the subject, the angle of the windshield, and the positional relationship of the reflected object (cloud, building, sun, etc.). There are cases. As the incident angle of the light emitted from the reflected object seen from the windshield is farther from the Brewster's angle, the P-polarized component is mixed with the reflected light, so that even if the S-polarized component is blocked by the polarizing filter. , P-polarized component remains, and as a result, the reflection remains.

このように、映り込みには偏光フィルタを適切な角度に設定することで抑制できるものと、抑制ができないものの2通りが存在する。抑制できない映り込みであるにも関わらず偏光フィルタを挿入して撮影した場合、偏光フィルタによって撮影画像全体の明るさが損なわれるだけであり、映像品質が劣化してしまう。特許文献3には、画像の明るさが所定値以上であれば偏光フィルタを挿入して撮影する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、車のフロントガラスに「抑制できない映り込み」が発生している場合にも、画像の輝度値が閾値以上であれば偏光フィルタを挿入してしまう。この結果、映り込みは除去されず、不必要に光量を落としただけの撮影となってしまい、映像品質が劣化する。 As described above, there are two types of glare, one that can be suppressed by setting the polarization filter at an appropriate angle and the other that cannot be suppressed. When a picture is taken with a polarization filter inserted despite the reflection being uncontrollable, the polarization filter only impairs the brightness of the entire photographed image and deteriorates the image quality. Patent Document 3 discloses a method of inserting a polarizing filter and photographing when the brightness of an image is a predetermined value or more. However, according to this method, even when "unrestricted reflection" is generated on the windshield of the car, if the brightness value of the image is equal to or more than the threshold value, the polarizing filter is inserted. As a result, the glare is not removed, and the image quality is deteriorated because the image is taken only by unnecessarily reducing the light amount.

さらに、もう一つの課題は映り込み抑制モードから他のモードへ遷移する際の課題である。特許文献3に開示された手法では、偏光フィルタを装着して映り込みを抑制した撮影を行っている状況から、環境光(太陽の位置)などが変化して映り込みが消失したとしても、偏光フィルタを装着したまま撮影を継続してしまう。これは、偏光フィルタをカメラに装着して撮影した画像からは、そもそも映り込みが存在しているのか否かが判別できないためである。このため、いつ偏光フィルタを抜去すべきかが判断できず、映り込みが存在していないのにも関わらず、不必要に光量を落としただけの撮影を行ってしまい、映像品質が劣化してしまう。 Furthermore, another problem is a problem in transition from the reflection suppression mode to another mode. According to the method disclosed in Patent Document 3, even if the ambient light (the position of the sun) changes and the reflection disappears from the situation in which the image is captured with a polarization filter attached, the polarization Shooting continues with the filter attached. This is because it is not possible to determine from the image taken with the polarizing filter attached to the camera whether or not the reflection is present in the first place. For this reason, it is not possible to determine when to remove the polarization filter, and even though there is no reflection, the image quality is deteriorated because shooting is performed with the light amount unnecessarily reduced. ..

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、光学フィルタを的確に用いて、品質の高い画像を撮影することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to accurately use an optical filter to capture a high-quality image.

上記目的を達成するために、本発明の制御装置は、光学フィルタを含む結像光学系を介して入射する光を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、前記光学フィルタの位置を変更するための駆動手段と、を有する撮像装置を制御する制御装置であって、前記光学フィルタを、前記結像光学系の開口部に段階的に挿入するように前記駆動手段を制御し、前記光学フィルタを段階的に挿入しながら前記撮像素子により得られる画像の輝度に基づいて前記光学フィルタの位置を決定し、前記光学フィルタの位置が前記決定した位置となるように前記駆動手段を制御する制御手段を有する。 In order to achieve the above-mentioned object, the control device of the present invention changes the positions of an image pickup device that photoelectrically converts light incident through an imaging optical system including an optical filter and outputs an image signal, and the position of the optical filter. A drive unit for controlling the image pickup apparatus, the control unit controlling the drive unit so as to insert the optical filter stepwise into the opening of the imaging optical system, Control for deciding the position of the optical filter based on the brightness of the image obtained by the image pickup device while inserting the filter step by step, and controlling the driving means so that the position of the optical filter becomes the decided position. Have means.

本発明によれば、光学フィルタを的確に用いて、品質の高い画像を撮影することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to capture a high-quality image by accurately using the optical filter.

本発明の第1の実施形態における撮像装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the imaging device in the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態における赤外カットフィルタの制御を説明する図。The figure explaining control of the infrared cut filter in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるナイトモードからデイモードへ移行する際の処理を示すフローチャート。6 is a flowchart showing processing when shifting from night mode to day mode in the first embodiment. 第2の実施形態における赤外カットフィルタと露出の制御を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating an infrared cut filter and exposure control according to the second embodiment. 第2の実施形態における赤外カットフィルタの挿入状態と絞りの関係を説明する図。The figure explaining the relation between the insertion state of an infrared cut filter and a diaphragm in a 2nd embodiment. 第3の実施形態における赤外カットフィルタの挿入状態及び絞りが変化した場合の問題点を説明する図。9A and 9B are views for explaining a problem when an insertion state of an infrared cut filter and a diaphragm are changed in the third embodiment. 第3の実施形態における赤外カットフィルタと露出の制御を説明する図。The figure explaining the infrared cut filter and control of exposure in a 3rd embodiment. 第4の実施形態における赤外カットフィルタと露光時間の制御を説明する図。The figure explaining control of an infrared cut filter and exposure time in a 4th embodiment. 第5の実施形態における可視カットフィルタの位置とハレーションとの関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the position of a visible cut filter and halation in a 5th embodiment. 第5の実施形態におけるナイトモードからハレーション抑制モードへ切り替える際の処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process at the time of switching from night mode to halation suppression mode in 5th Embodiment. 第6の実施形態における光学フィルタの構成を示す図。The figure which shows the structure of the optical filter in 6th Embodiment. 第6の実施形態における、可視カットフィルタの位置とハレーションとの関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the position of a visible cut filter, and halation in a 6th embodiment. 第7の実施形態における撮像装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the imaging device in 7th Embodiment. 第7の実施形態における偏光フィルタの挿入状態と映り込みとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the insertion state of a polarization filter and a reflection in 7th Embodiment. 第7の実施形態における偏光フィルタの挿入状態と映り込みとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the insertion state of a polarization filter and a reflection in 7th Embodiment. 第7の実施形態におけるデイモードと映り込み抑制モード間の切り替え制御を示すフローチャート。The flowchart which shows the switching control between day mode and glare suppression mode in 7th Embodiment. 第8の実施形態における光学フィルタの構成を示す図。The figure which shows the structure of the optical filter in 8th Embodiment. 第9の実施形態における光学フィルタの構成を示す図。The figure which shows the structure of the optical filter in 9th Embodiment. 第10の実施形態における撮像装置の概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the imaging device in 10th Embodiment. 第10の実施形態における光学フィルタの制御を説明する図。The figure explaining control of the optical filter in a 10th embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ただし、本形態において例示される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, and the like of the component parts exemplified in the present embodiment should be appropriately changed depending on the configuration and various conditions of the device to which the present invention is applied, and the present invention However, the present invention is not limited to this.

<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態における撮像装置の概略構成を図1に示す。図1において、撮像装置100は、結像光学系101、可視光及び赤外光に感度を有する撮像素子102、制御部103、フィルタ駆動部104を有し、結像光学系101は、レンズ105及び108と、絞り106、光学フィルタ107を有する。撮像素子102は、結像光学系を介して入射する光を光電変換して画像信号を出力する。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a schematic configuration of the image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an image pickup apparatus 100 includes an image forming optical system 101, an image pickup element 102 having sensitivity to visible light and infrared light, a control unit 103, and a filter driving unit 104. The image forming optical system 101 includes a lens 105. And 108, a diaphragm 106, and an optical filter 107. The image sensor 102 photoelectrically converts light incident through the imaging optical system and outputs an image signal.

なお、ここでは図を簡略にするため、結像光学系101が2枚のレンズを有するものとしているが、3枚以上のレンズを有するものであっても構わない。また、本第1の実施形態においては、光学フィルタ107は赤外カットフィルタであり、以下、赤外カットフィルタ107とも記す。図1では赤外カットフィルタ107は、絞り106とレンズ108の間にあるが、レンズ105と絞り106の間であってもよく、また、絞り106は無くてもよい。なお、赤外カットフィルタ107は、レンズ105とレンズ108との間を伝搬する光束の径が最も小さくなっている位置の近傍に配置することが望ましい。 Although the imaging optical system 101 has two lenses here for simplification of the drawing, it may have three or more lenses. In addition, in the first embodiment, the optical filter 107 is an infrared cut filter, and is also referred to as an infrared cut filter 107 hereinafter. Although the infrared cut filter 107 is between the diaphragm 106 and the lens 108 in FIG. 1, it may be between the lens 105 and the diaphragm 106, or the diaphragm 106 may be omitted. The infrared cut filter 107 is preferably arranged near the position where the diameter of the light beam propagating between the lens 105 and the lens 108 is the smallest.

仮に、撮像素子102の近傍に赤外カットフィルタ107がある構成の場合には、後述するように赤外カットフィルタ107を段階的に挿入すると、撮影画像に赤外カットフィルタ107の端部に沿った不自然な輝度段差が発生し、画像品質の低下を招いてしまう。これに対し、上述したように、結像光学系101内の光束の径が小さい位置で赤外カットフィルタを段階的に挿入することにより、赤外光のみを絞っている状態とほぼ等しく、画像全体の明るさが低下するのみであって、不自然な画像にならないという効果がある。また、赤外カットフィルタ107の挿抜によって発生するピントズレ(光路長差)を抑制するために、結像光学系101に赤外カットフィルタと相補的に挿抜される透明ガラスを用いて、ピントズレの調整を行うようにしてもよい。 If the infrared cut filter 107 is provided in the vicinity of the image sensor 102, if the infrared cut filter 107 is inserted stepwise as described later, the captured image is displayed along the edge of the infrared cut filter 107. In addition, an unnatural luminance step is generated, which causes deterioration of image quality. On the other hand, as described above, by inserting the infrared cut filter stepwise at the position where the diameter of the light beam in the imaging optical system 101 is small, the image is almost equal to the state where only the infrared light is narrowed, and the image There is an effect that only the overall brightness is lowered and an unnatural image is not produced. Further, in order to suppress a focus shift (optical path length difference) caused by the insertion/removal of the infrared cut filter 107, a transparent glass that is inserted/removed complementarily to the infrared cut filter in the imaging optical system 101 is used to adjust the focus shift. May be performed.

絞り106は、制御部103によってその開閉が制御される。赤外カットフィルタ107はフィルタ駆動部104によって図中X方向に挿抜される。結像光学系101は撮像素子102上に被写体像を結像する。制御部103は撮像素子102を駆動し、露光時間やゲインを制御したり、撮像素子102から信号を読み出したりする。更に、制御部103は、撮像素子102からの画素信号に基づいて、フィルタ駆動部104の動作を制御する。 The opening and closing of the diaphragm 106 is controlled by the control unit 103. The infrared cut filter 107 is inserted/removed in the X direction by the filter driving unit 104. The imaging optical system 101 forms a subject image on the image sensor 102. The control unit 103 drives the image sensor 102, controls the exposure time and gain, and reads signals from the image sensor 102. Further, the control unit 103 controls the operation of the filter driving unit 104 based on the pixel signal from the image sensor 102.

撮像装置100は、赤外カットフィルタ107を光路内に挿入してYUV形式やRGB形式のカラー画像を取得するデイモード(第1の撮影モード)を有する。また赤外カットフィルタ107を光路から退避させてモノクロ画像を取得するナイトモード(第2の撮影モード)も有し、デイモードとナイトモードとを切り替えて駆動する。 The image pickup apparatus 100 has a day mode (first photographing mode) in which the infrared cut filter 107 is inserted in the optical path to acquire a color image in YUV format or RGB format. It also has a night mode (second shooting mode) in which the infrared cut filter 107 is retracted from the optical path to obtain a monochrome image, and the day mode and the night mode are switched to drive.

次に、赤外カットフィルタ107の挿入量を変えた複数の画像に応じて、赤外カットフィルタ107を完全に光路へ挿入した場合の被写体の輝度(即ち、可視光成分による輝度)を予測する方法について説明する。なお、ここで説明する予測方法を、デイナイトモードの切り替えの際の判定にどのように使用するかについては後述する。 Next, the brightness of the subject (that is, the brightness due to the visible light component) when the infrared cut filter 107 is completely inserted in the optical path is predicted according to the plurality of images in which the insertion amount of the infrared cut filter 107 is changed. The method will be described. Note that how to use the prediction method described here for determination when switching the day/night mode will be described later.

図2は、結像光学系101を入射光側(−Z側)から見た図と、その時の撮影画像と、赤外カットフィルタ107の挿入量と撮影画像の輝度との関係とを示す。なお、説明を分かり易くするために、絞り106と赤外カットフィルタ107のみを記載し、他は省略している。また撮影範囲の環境光は、太陽光や白熱灯のように可視光と赤外光の両方の成分を持つ光とする。 FIG. 2 shows a view of the imaging optical system 101 from the incident light side (−Z side), a photographed image at that time, and the relationship between the insertion amount of the infrared cut filter 107 and the luminance of the photographed image. In order to make the description easy to understand, only the diaphragm 106 and the infrared cut filter 107 are shown and the others are omitted. In addition, the ambient light in the shooting range is light having both visible light and infrared light components, such as sunlight and incandescent lamps.

図2において、状態(a)から状態(e)は、赤外カットフィルタ107が制御部103によって段階的に光路へ挿入される様子を表している。状態(a)から状態(e)に向かうに従って、絞り106の開口部と赤外カットフィルタ107が重なる範囲が広がっていく。絞り106の開口部と赤外カットフィルタ107が重なる範囲は、赤外光が遮断され、可視光のみが透過するエリアである。赤外カットフィルタ107と重なっていない絞り106の開口部は、可視光及び赤外光が透過するエリアである。状態(a)から状態(e)に向かうに従って、可視光のみが透過する範囲が段階的に広くなっていくため、赤外光成分による被写体の照度の割合は段階的に低くなり、結果として撮影画像全体が段階的に暗くなる。 In FIG. 2, states (a) to (e) show how the infrared cut filter 107 is gradually inserted into the optical path by the control unit 103. From the state (a) to the state (e), the range in which the opening of the diaphragm 106 and the infrared cut filter 107 overlap with each other expands. The range where the aperture of the diaphragm 106 and the infrared cut filter 107 overlap is an area where infrared light is blocked and only visible light is transmitted. The aperture of the diaphragm 106 that does not overlap the infrared cut filter 107 is an area through which visible light and infrared light pass. From state (a) to state (e), since the range through which only visible light is transmitted gradually increases, the illuminance ratio of the subject due to the infrared light component gradually decreases, resulting in shooting. The entire image gradually darkens.

図2から分かるように、各状態における絞り106の開口部の面積(面積A)と、開口部と重なっている赤外カットフィルタ107の面積(面積B)が分かれば、状態(e)に示す赤外カットフィルタ107を完全に挿入した場合の輝度を予測することができる。以下に示す式(1)は、赤外カットフィルタ107を完全に挿入した状態(e)における輝度(輝度e)を予測するために用いる式である。
輝度e=輝度a−(輝度a−輝度b)×{面積A/(面積Aー面積B)} …(1)
As can be seen from FIG. 2, if the area (area A) of the aperture of the diaphragm 106 in each state and the area (area B) of the infrared cut filter 107 overlapping the aperture are known, the state is shown in (e). It is possible to predict the brightness when the infrared cut filter 107 is completely inserted. Equation (1) shown below is an equation used to predict the luminance (luminance e) in the state (e) in which the infrared cut filter 107 is completely inserted.
Luminance e=luminance a−(luminance a−luminance b)×{area A/(area A−area B)} (1)

輝度a及び輝度bは、それぞれ状態(a)及び状態(b)における被写体の輝度を示す。なお、輝度aと輝度bとして、状態(c)及び状態(d)の輝度を用いても構わないし、図2に記載した状態以外に任意の量だけ赤外カットフィルタ107を挿入した状態の輝度を使用してもよい。また輝度の予測に3点以上の輝度を用いてもよい。3点以上の輝度を用いる場合には、最小二乗法などによって被写体の輝度値を予測すればよい。 The brightness a and the brightness b indicate the brightness of the subject in the states (a) and (b), respectively. It should be noted that the brightness in the state (c) and the brightness in the state (d) may be used as the brightness a and the brightness b, and the brightness in a state in which the infrared cut filter 107 is inserted by an arbitrary amount other than the state shown in FIG. May be used. In addition, the brightness of three or more points may be used for the brightness prediction. When using the brightness of three or more points, the brightness value of the subject may be predicted by the least square method or the like.

次に、第1の実施形態において、赤外カットフィルタ107を完全に光路に挿入した際に被写体の輝度を予測する手法を、ナイトモードからデイモードへの切り替えの判定にどのように使用するかについて説明する。 Next, in the first embodiment, how to use the method of predicting the brightness of the subject when the infrared cut filter 107 is completely inserted in the optical path to determine whether to switch from night mode to day mode Will be described.

図3は、ナイトモードからデイモードへ切り替える際の流れを示すフローチャートである。まず、S1において、ナイトモードでの撮影が開始され、S2において被写体の輝度が所定の第1の閾値以上であるか否かを判定する。ここでの第1の閾値は任意の値で構わないが、低い値の方が、より低い照度からカラー撮影を行うことができる。 FIG. 3 is a flowchart showing the flow when switching from night mode to day mode. First, in S1, shooting in the night mode is started, and in S2, it is determined whether or not the brightness of the subject is equal to or higher than a predetermined first threshold value. The first threshold value here may be an arbitrary value, but a lower value allows color imaging from lower illuminance.

次に、S2において、被写体の輝度が第1の閾値以上であると判定された場合はS3に移り、赤外カットフィルタ107の段階的な挿入を始める。ここでは、複数フレームを使って徐々に赤外カットフィルタ107を挿入していきながら被写体の輝度を取得し、式(1)を用いて完全に赤外カットフィルタ107を挿入した場合の輝度を予測する。なお、赤外カットフィルタ107の挿入量はフレーム毎に任意の量に設定して構わないが、小さい方が、S3において赤外カットフィルタ107を挿入した際の撮影画像の明るさの減少が少なくなる。 Next, in S2, when it is determined that the brightness of the subject is equal to or higher than the first threshold value, the process proceeds to S3, and the stepwise insertion of the infrared cut filter 107 is started. Here, the brightness of the subject is acquired while gradually inserting the infrared cut filter 107 using a plurality of frames, and the brightness when the infrared cut filter 107 is completely inserted is predicted by using Expression (1). To do. It should be noted that the insertion amount of the infrared cut filter 107 may be set to an arbitrary amount for each frame. However, the smaller the insertion amount, the smaller the decrease in the brightness of the captured image when the infrared cut filter 107 is inserted in S3. Become.

S4において、S3で予測した輝度を第2の閾値と比較し、第2の閾値以上であった場合にはデイモードへの移行が確定し、S6に移る。なお、第2の閾値としては、デイモードにおいてカラー撮影を行うにあたり、撮像装置100の低照度撮影性能(撮像素子102の感度や露光時間、結像光学系のF値などによって決定される値)が要求する照度に設定すると良い。そのような値とすることで、より低い照度からカラー撮影を開始することができる。 In S4, the brightness predicted in S3 is compared with the second threshold value. If the brightness is equal to or higher than the second threshold value, the shift to the day mode is confirmed, and the process proceeds to S6. It should be noted that the second threshold is a low illuminance photographing performance of the image pickup apparatus 100 (a value determined by the sensitivity and exposure time of the image pickup element 102, the F value of the imaging optical system, etc.) when performing color photographing in the day mode. It is better to set the illuminance required by. With such a value, color photography can be started from a lower illuminance.

S6では、赤外カットフィルタ107を光路に完全に挿入して、デイモードに切り替えてカラー撮影を行う。また、S4における判定でデイモードへの移行が決定した後、赤外カットフィルタ107の挿入速度を変更して一気に駆動して移行にかかる時間を短縮してもよい。また、予測された輝度値から、デイモードにした場合の被写体を適正露出にするための露光条件を判断できる。このため、赤外カットフィルタ107を一気に挿入するタイミングに合わせ、大きな輝度変化を抑制するように制御部103が露光条件を変更しするようにしてもよい。このように制御することでデイモード移行後に速やかに適正露出での撮影が可能になる。 In S6, the infrared cut filter 107 is completely inserted in the optical path, and the day mode is switched to perform color photography. Further, after the shift to the day mode is determined by the determination in S4, the insertion speed of the infrared cut filter 107 may be changed to drive all at once and the time required for the shift may be shortened. Further, it is possible to determine the exposure condition for obtaining the proper exposure of the subject in the day mode from the predicted brightness value. For this reason, the control unit 103 may change the exposure condition so as to suppress a large change in luminance in accordance with the timing of inserting the infrared cut filter 107 at once. By controlling in this way, it is possible to quickly shoot with proper exposure after shifting to day mode.

またS3において、複数フレームを使って段階的に赤外カットフィルタを挿入しながら、色差信号の変化を取得することで、デイモードに切り替えた際に適正なホワイトバランスに必要な調整値の予測に使用することも可能である。この場合、S4の判定においてデイモード移行が確定した場合、デイモードで移行すると同時にホワイトバランスの調整値を変更することで、デイモード切り替え後に速やかに適正な撮影画像を得ることが可能になる。 Further, in S3, the change of the color difference signal is acquired while inserting the infrared cut filter stepwise by using a plurality of frames to predict the adjustment value necessary for proper white balance when switching to the day mode. It is also possible to use. In this case, if the day mode shift is confirmed in the determination of S4, the white balance adjustment value is changed at the same time as the shift to the day mode, so that it is possible to quickly obtain an appropriate captured image after the day mode is switched.

一方、S4において、S3で予測した輝度値が第2の閾値未満であった場合には、デイモードには不十分な照度であると判定してS5に移り、赤外カットフィルタ107を光路外へ抜去してナイトモードでの撮影に戻る。このとき、第1の閾値を前回の値よりも高い値に更新してもよいし、S2において測定された被写体の輝度値に対して負のオフセットを設定してもよい。どちらの場合も、S4における判定において予測された輝度値と第2の閾値との差分を、第1の閾値に対して加えるか、もしくは被写体の輝度から減算すると、S2での判定精度を向上することができる。 On the other hand, in S4, when the brightness value predicted in S3 is less than the second threshold value, it is determined that the illuminance is insufficient for the day mode, the process proceeds to S5, and the infrared cut filter 107 is set outside the optical path. And then return to shooting in night mode. At this time, the first threshold value may be updated to a value higher than the previous value, or a negative offset may be set for the brightness value of the subject measured in S2. In either case, if the difference between the brightness value predicted in the determination in S4 and the second threshold value is added to the first threshold value or subtracted from the subject brightness, the determination accuracy in S2 is improved. be able to.

なお、上述した手法では、最小で2つのフレームから輝度の予測を行うことが可能ではあるが、さらに多くのフレームに渡って輝度の予測を継続し、予測される輝度の精度を高めてもよい。また、複数フレームに渡って輝度の予測を継続している際に、一部のフレームのみにおいて可視光の赤外光に対する比が第3の閾値以上に大きく変化した場合は、外部照明の点灯などによる外乱成分であると予測し、そのフレームを判定から除外してもよい。ここで可視光の赤外光に対する比とは、赤外カットフィルタ107を一定面積ずつ挿入したときの輝度変化量である。第3の閾値を小さくした方が外乱には強くなるが、第3の閾値を大きくした方が、デイモード切り替えの判定に必要なフレーム数が少なくなるため、好ましい。 Note that, with the above-described method, the luminance can be predicted from at least two frames, but the luminance prediction may be continued over more frames to improve the accuracy of the predicted luminance. .. In addition, when the luminance is continuously predicted over a plurality of frames, if the ratio of visible light to infrared light significantly changes to a third threshold value or more in only some frames, the external lighting is turned on. The frame may be excluded from the determination by predicting that it is a disturbance component due to. Here, the ratio of visible light to infrared light is the amount of change in luminance when the infrared cut filter 107 is inserted in constant areas. The smaller the third threshold value is, the stronger the disturbance becomes, but the larger the third threshold value is, the smaller the number of frames required for the determination of the day mode switching is preferable.

上記の通り第1の実施形態によれば、第1の閾値を低く設定しても、段階的に赤外カットフィルタを挿入することによって、デイモードにした場合の輝度を予測し、予測した輝度に基づいて切り替え制御することが可能になる。このような制御により、ハンチングを起こすことなく、デイモードへの切り替えを行うことができる。 As described above, according to the first embodiment, even if the first threshold value is set low, the infrared cut filter is inserted stepwise to predict the brightness in the day mode, and the predicted brightness is set. It becomes possible to perform switching control based on. By such control, it is possible to switch to the day mode without causing hunting.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、第2の実施形態における撮像装置の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態における撮像装置100と同様であるため、説明を省略する。ただし、本第2の実施形態の制御部103による制御が、第1の実施形態と異なるため、この差異について以下に説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration of the image capturing apparatus according to the second embodiment is the same as that of the image capturing apparatus 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. However, since the control by the control unit 103 of the second embodiment is different from that of the first embodiment, this difference will be described below.

なお、第2の実施形態においても、モード切り替え時の判定は図3のフローチャートに従って行われる。第1の実施形態と異なるのは、S3において、撮像素子102の露光時間の変更、ゲインの変更等による自動露出調節(AE)を行いながら赤外カットフィルタを段階的に挿入することである。なお、第2の実施形態では、絞り106は変更しないものとする。以下、具体的な動作について、図4を参照して説明する。 In addition, also in the second embodiment, the determination at the time of mode switching is performed according to the flowchart of FIG. The difference from the first embodiment is that in S3, the infrared cut filter is inserted stepwise while performing automatic exposure adjustment (AE) by changing the exposure time of the image sensor 102, changing the gain, and the like. In the second embodiment, the diaphragm 106 is not changed. Hereinafter, a specific operation will be described with reference to FIG.

図4に、第nフレームから第n+6フレームまでの撮影画像を示す。まず第nフレームから第n+1フレームにかけて、絞り106の開口部に対して赤外カットフィルタ107が一定量の面積だけ増えるように挿入する。これにより、赤外光成分による被写体の照度が低減されるため、第n+1フレームの画像は一定量暗くなる。制御部103は、第n+1フレームの画像から適正露出に必要な露出条件を算出し、第n+2フレームにかけて撮像素子102の露光時間やゲインなどの露光条件を変更することで(AE)、適正露光とする。また、第n+2フレームから第n+3フレームの間で赤外カットフィルタ107はさらに一定量の面積だけ、絞り106の開口部に挿入されるが、第n+3フレームは第n+1フレームと同じ輝度になる。以降、AEによる適正露光への回復と、赤外カットフィルタ107の段階的な挿入が繰り返される。 FIG. 4 shows captured images from the nth frame to the (n+6)th frame. First, from the n-th frame to the (n+1)-th frame, the infrared cut filter 107 is inserted into the aperture of the diaphragm 106 so as to increase by a certain amount of area. As a result, the illuminance of the subject due to the infrared light component is reduced, and the image in the (n+1)th frame is darkened by a certain amount. The control unit 103 calculates the exposure conditions necessary for proper exposure from the image of the (n+1)th frame, and changes the exposure conditions such as the exposure time and the gain of the image sensor 102 over the (n+2)th frame (AE) to obtain the proper exposure. To do. Further, the infrared cut filter 107 is inserted into the aperture of the diaphragm 106 by a certain amount of area between the (n+2)th frame and the (n+3)th frame, but the (n+3)th frame has the same brightness as the (n+1)th frame. Thereafter, recovery to proper exposure by AE and stepwise insertion of the infrared cut filter 107 are repeated.

一般に、AEによる露光制御では、1フレームあたりの露出変更の幅に制限を持たせ、外乱(瞬間的に意図しない照明の光を受光する等のノイズ)に対する耐性を向上させることが多い。このため、被写体の大きな輝度変化が発生すると、適正露光になるまでに時間が掛かってしまう。この間に黒つぶれや白飛び等が発生すると、画像の品質が劣化してしまう。 In general, in exposure control by AE, the width of exposure change per frame is often limited to improve resistance to external disturbance (noise such as momentarily receiving light of unintended illumination). For this reason, if a large change in the brightness of the subject occurs, it will take time until the proper exposure is achieved. If blackout or whiteout occurs during this period, the quality of the image deteriorates.

これに対して、第2の実施形態では、赤外カットフィルタ107の挿入量を、1フレームの間にAEによって変更が可能な光量以内に抑えることで、撮影画像の輝度変化を低減し、適正露光に近い露光状態の画像のフレーム数を多くする。すなわち、本実施形態では、フレーム毎に挿入面積が一定となるように、赤外カットフィルタ107の水平方向の移動量は、絞り106の開口部の端部では大きく、絞り106の開口部の中央付近では小さくする。フレーム毎に任意の変動量としても構わないが、複数フレームに渡って輝度変化量を取得してデイモード移行判定の確度を上げようとする場合には、赤外カットフィルタ挿入量は面積一定とするほうが輝度変化もリニアになり、輝度予測が容易になるので望ましい。 On the other hand, in the second embodiment, by suppressing the insertion amount of the infrared cut filter 107 within the light amount that can be changed by the AE during one frame, it is possible to reduce the change in the brightness of the captured image, and to reduce Increase the number of frames of an image in an exposure state close to exposure. That is, in the present embodiment, the horizontal movement amount of the infrared cut filter 107 is large at the end of the aperture of the diaphragm 106 and the center of the aperture of the diaphragm 106 so that the insertion area is constant for each frame. Make it smaller in the vicinity. Although the amount of change may be arbitrary for each frame, when the luminance change amount is acquired over a plurality of frames to increase the accuracy of the day mode transition determination, the infrared cut filter insertion amount is set to be a constant area. It is preferable to do so because the change in brightness becomes linear and the brightness prediction becomes easier.

また、デイモード時の輝度を予測するにあたっては、赤外カットフィルタ107を挿入する前後のフレーム(例えば、第n+1と第n+3フレーム、第n+3フレームと第n+5フレーム)の輝度を用いて、前述の式(1)から算出すればよい。もしくは複数のフレームをまたいだ輝度変化を見て、その変化量からAE制御によって変更した光量の合計を除算し、その値と挿入された赤外カットフィルタの面積合計値から、式(1)と同様の計算を行ってもよい。また、図4では各フレーム間に赤外カットフィルタの挿入と露光制御を行っているが、実際には赤外カットフィルタの挿入、およびAEによる露光調整それぞれに複数フレームを用いても構わない。 Further, in predicting the brightness in the day mode, the brightness of the frames before and after the infrared cut filter 107 is inserted (for example, the (n+1)th and (n+3)th frames, the (n+3)th frame and the (n+5th)th frame are used, and It may be calculated from the equation (1). Alternatively, by looking at the change in brightness across a plurality of frames, the total amount of light changed by the AE control is divided from the change amount, and from that value and the total area value of the inserted infrared cut filter, Equation (1) is obtained. Similar calculations may be performed. Although the infrared cut filter is inserted and the exposure is controlled between each frame in FIG. 4, a plurality of frames may be used for the insertion of the infrared cut filter and the exposure adjustment by the AE.

上記の通り第2の実施形態によれば、被写体の輝度変動量を抑制しながら、赤外カットフィルタの段階的な挿入とモード切り替え判定が実現でき、ハンチングを防ぎながらデイモードへの切り替えが可能になる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to implement the stepwise insertion of the infrared cut filter and the mode switching determination while suppressing the brightness variation of the subject, and it is possible to switch to the day mode while preventing hunting. become.

なお、第2の実施形態ではナイトモードからデイモードへの切り替えについて説明しているが、AE制御はデイモードからナイトモードへの切り替えの際にも適用することが可能であり、被写体の輝度変動量を抑制することができる。 In the second embodiment, switching from the night mode to the day mode is described, but the AE control can also be applied when switching from the day mode to the night mode, and the brightness variation of the subject can be changed. The amount can be suppressed.

<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。なお、第3の実施形態における撮像装置の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態における撮像装置100と同様であるため、説明を省略する。ただし、本第3の実施形態の制御部103による制御が第1の実施形態と異なるため、この差異について以下に説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The configuration of the image capturing apparatus according to the third embodiment is similar to that of the image capturing apparatus 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. However, since the control by the control unit 103 of the third embodiment is different from that of the first embodiment, this difference will be described below.

なお、第3の実施形態においても、モード切り替え時の判定は図3のフローチャートに従って行われるが、ここでは、ナイトモードにおいて絞り106が小絞りの状態で撮影されている場合を想定する。本実施形態では、第2の実施形態と同様に、S3において赤外カットフィルタ107を段階的に挿入している期間にもAEによる露光調整が行われる。図5に、絞りが開かれる前後での絞り106の開口部と赤外カットフィルタ107の面積比を示す。 In the third embodiment as well, the determination at the time of mode switching is performed according to the flowchart in FIG. 3, but here it is assumed that the aperture 106 is photographed in a small aperture state in the night mode. In the present embodiment, similarly to the second embodiment, the exposure adjustment by AE is also performed during the period in which the infrared cut filter 107 is gradually inserted in S3. FIG. 5 shows the area ratio of the aperture of the diaphragm 106 and the infrared cut filter 107 before and after the diaphragm is opened.

図5(a)では、絞り106は小絞り状態であり、赤外カットフィルタ107は絞り106の開口部に対して面積比で20%の位置まで挿入されている。図5(a)の状態からAEによる露光調整が行われ、結果として絞り106が開いた状態を図5(b)に示している。図5(b)では、赤外カットフィルタ107の位置は図5(a)から変化していないものの、絞り106が開かれたことによって、赤外カットフィルタ107の占める面積が相対的に増え、絞り106の開口部に対して40%を占めている。このようにAEによって絞り106が変動する場合には、赤外カットフィルタ107の挿入による輝度変化と絞り変化による輝度変化が混合されてしまい、輝度の予測が複雑になってしまう。 In FIG. 5A, the diaphragm 106 is in a small diaphragm state, and the infrared cut filter 107 is inserted up to a position of 20% in area ratio with respect to the opening of the diaphragm 106. FIG. 5B shows a state in which the exposure adjustment by AE is performed from the state of FIG. 5A, and as a result, the diaphragm 106 is opened. In FIG. 5B, although the position of the infrared cut filter 107 has not changed from that of FIG. 5A, the area occupied by the infrared cut filter 107 relatively increases due to the opening of the diaphragm 106. It occupies 40% of the aperture of the diaphragm 106. In this way, when the aperture 106 changes due to AE, the luminance change due to the insertion of the infrared cut filter 107 and the luminance change due to the aperture change are mixed, and the luminance prediction becomes complicated.

図6に、絞り106と赤外カットフィルタ107が共に動く場合における、可視光に対する赤外光の比率の変化を示す。ここで説明のため、絞り開口部において赤外カットフィルタ107が重なっていない範囲を面積A、絞り開口部において赤外カットフィルタ107が重なっている範囲を面積Bと表記する。 FIG. 6 shows a change in the ratio of infrared light to visible light when the diaphragm 106 and the infrared cut filter 107 both move. For the sake of explanation, the area where the infrared cut filter 107 does not overlap in the aperture opening is referred to as area A, and the area where the infrared cut filter 107 overlaps in the aperture opening is referred to as area B.

第nフレームから第n+1フレームにかけて、赤外カットフィルタ107が絞り106の開口部に対して例えば20%挿入した場合、第n+1フレームでの被写体の輝度は赤外光成分が低減した分だけ低下する。次に第n+1フレームから第n+2フレームにかけてAEによって絞り106が開かれると、実質的に面積Aに対する面積Bの比率が高まる。このため、赤外光の比率はN+1フレームから更に低下する。次に第n+2フレームから第n+3フレームにかけて赤外カットフィルタ107が挿入される。ここでは絞り106の開口部に対して60%挿入したものとする。さらに第n+3フレームから第n+4フレームにかけてAEによって絞り106が更に開かれると、今度は絞り106が開かれたことによって実質的に、面積Aに対する面積Bの比率が低下する。このため第n+4フレームの赤外光の比率は増加する。最後に、第n+5フレームにおいて赤外カットフィルタ107が完全に挿入されるため、赤外光の比率は0%になる。 When the infrared cut filter 107 is inserted into the aperture of the diaphragm 106 by 20% from the nth frame to the (n+1)th frame, the brightness of the subject in the (n+1)th frame is reduced by the amount of the reduced infrared light component. .. Next, when the diaphragm 106 is opened by the AE from the (n+1)th frame to the (n+2)th frame, the ratio of the area B to the area A is substantially increased. Therefore, the ratio of infrared light is further reduced from N+1 frames. Next, the infrared cut filter 107 is inserted from the (n+2)th frame to the (n+3)th frame. Here, it is assumed that 60% is inserted into the aperture of the diaphragm 106. When the diaphragm 106 is further opened by the AE from the (n+3)th frame to the (n+4)th frame, the ratio of the area B to the area A is substantially decreased by opening the diaphragm 106 this time. Therefore, the ratio of infrared light in the (n+4)th frame increases. Finally, since the infrared cut filter 107 is completely inserted in the (n+5)th frame, the infrared light ratio becomes 0%.

第nフレームでの赤外光の比率と第n+5フレームにおける赤外光の比率(0%)との間を直線で内挿したもの(図6中の点線C)が、AEによって絞り106が動かない場合の赤外光の比率の変化を示しており、これは第2の実施形態に相当する。このように赤外光の比率がリニアに変化する場合には、被写体の輝度の予測は前述の式(1)を利用すれば容易に行うことができる。これに対して、AEによって絞り106が動く場合には、赤外光の比率の変化は図6の実線Dのようになる。図6に示すように第n+2フレームと第n+4フレームにおいて、絞り106が動いたことによる赤外光の比率の変化が、赤外カットフィルタ107の段階的挿入による赤外光の比率の変化と混ざってしまっており、被写体の輝度の予測が難しくなる。 A linear interpolation between the ratio of the infrared light in the nth frame and the ratio of the infrared light in the (n+5)th frame (0%) (dotted line C in FIG. 6) indicates that the diaphragm 106 is moved by the AE. The change in the ratio of infrared light when there is no light is shown, which corresponds to the second embodiment. When the ratio of the infrared light changes linearly in this way, the brightness of the subject can be easily predicted by using the above-mentioned formula (1). On the other hand, when the diaphragm 106 is moved by the AE, the change in the infrared light ratio changes as shown by the solid line D in FIG. As shown in FIG. 6, in the (n+2)th frame and the (n+4)th frame, the change in the infrared light ratio due to the movement of the diaphragm 106 is mixed with the change in the infrared light ratio due to the stepwise insertion of the infrared cut filter 107. It becomes difficult to predict the brightness of the subject.

そこで第3の実施形態では、AEによって絞り106が動作する場合に、絞り106が開くことによって変化してしまう赤外光の比率を打ち消すような方向へ赤外カットフィルタ107を移動させる。これによって、赤外カットフィルタ107を挿入したことのみによる赤外光比率の変化を測定可能にし、被写体の輝度の予測を容易にすることが可能になる。 Therefore, in the third embodiment, when the diaphragm 106 is operated by the AE, the infrared cut filter 107 is moved in such a direction as to cancel the ratio of infrared light that changes when the diaphragm 106 is opened. This makes it possible to measure the change in the infrared light ratio only by inserting the infrared cut filter 107, and to easily predict the brightness of the subject.

図7に、本実施形態における絞り106と赤外カットフィルタ107の動作に対する赤外光の比率の変化の様子を示す。第nフレーム、第n+1フレーム、第n+3フレームは図6と同一であるが、第n+2フレームにおいてAEによって絞り106が開かれる際に、赤外カットフィルタ107を絞り開口部から一定量抜去して、面積Aと面積Bの比率が変わらないように制御する。また第n+4フレームにおいては絞り106が開かれる際に、赤外カットフィルタ107を一定量さらに挿入して、面積Aと面積Bの比率が変わらないように制御する。この制御は、あらかじめ赤外カットフィルタ107の位置と絞り106のF値の関係をテーブルで制御部103に保持していてもよいし、関数によって演算がなされるようにしてもよい。 FIG. 7 shows how the ratio of infrared light changes with respect to the operations of the diaphragm 106 and the infrared cut filter 107 in this embodiment. The nth frame, the (n+1)th frame, and the (n+3)th frame are the same as those in FIG. 6, but when the diaphragm 106 is opened by the AE in the (n+2)th frame, the infrared cut filter 107 is pulled out from the diaphragm opening portion by a certain amount, Control is performed so that the ratio of the area A and the area B does not change. Further, in the (n+4)th frame, when the diaphragm 106 is opened, the infrared cut filter 107 is further inserted by a fixed amount so that the ratio of the area A and the area B does not change. In this control, the relationship between the position of the infrared cut filter 107 and the F value of the diaphragm 106 may be held in the control unit 103 in advance as a table, or may be calculated by a function.

このように制御することによって、フレーム毎の赤外カットフィルタ107の挿入量は、絞り106の開放部に対して常に面積比で一定とすることができる。そのため、式(1)を用いて、赤外カットフィルタ107が完全に挿入された場合の被写体の輝度を容易に予測することができる。 By controlling in this way, the insertion amount of the infrared cut filter 107 for each frame can always be made constant in the area ratio with respect to the open portion of the diaphragm 106. Therefore, it is possible to easily predict the brightness of the subject when the infrared cut filter 107 is completely inserted by using the formula (1).

上記の通り第3の実施形態によれば、被写体の輝度変動量を抑制しながら、赤外カットフィルタの段階的な挿入とモード切り替え判定が実現でき、ハンチングを防ぎながらデイモードへの切り替えが可能になる。 As described above, according to the third embodiment, it is possible to implement the stepwise insertion of the infrared cut filter and the mode switching determination while suppressing the brightness variation of the subject, and it is possible to switch to the day mode while preventing hunting. become.

<第4の実施形態>
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。なお、第4の実施形態における撮像装置の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態における撮像装置100と同様であるため、説明を省略する。ただし、本第4の実施形態の制御部103による制御が、第1の実施形態と異なるため、この差異について以下に説明する。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration of the imaging device according to the fourth embodiment is similar to that of the imaging device 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. However, since the control by the control unit 103 of the fourth embodiment is different from that of the first embodiment, this difference will be described below.

なお、第4の実施形態においても、モード切り替え時の判定は図3のフローチャートに従って行われる。第1の実施形態と異なるのは、S3において、被写体の明部を撮影するために短い露光時間での撮影と、被写体の暗部を撮影するために長い露光時間での撮影とを行うことである。 Also in the fourth embodiment, the determination at the time of mode switching is performed according to the flowchart of FIG. The difference from the first embodiment is that in S3, shooting with a short exposure time for shooting a bright part of a subject and shooting with a long exposure time for shooting a dark part of a subject are performed. ..

図8は、第4の実施形態において、絞り106の開口部に対する赤外カットフィルタの挿入状態と、各状態において得られた画像の一例を示す図である。図8では、左から短秒露光、長秒露光の順で交互に撮影する場合を示している。ただし露光時間と撮影の順番に制限はなく、この通りでなくてもよい。また、図8では、被写体の上半分の照度(または輝度)が高い明部であり、下半分が照度(または照度)の低い暗部である場合を示している。このため、短秒フレームでは撮影画像の上半分が適正露光となり、下半分は黒つぶれしている。一方、長秒フレームでは逆に撮影画像の下半分が適正露光となって、上半分は白飛びしている。 FIG. 8 is a diagram showing an example of an insertion state of the infrared cut filter into the opening of the diaphragm 106 and images obtained in each state in the fourth embodiment. FIG. 8 shows a case where short-time exposure and long-time exposure are alternately taken from the left. However, there is no limitation on the exposure time and the order of shooting, and the order does not have to be the same. In addition, FIG. 8 illustrates a case where the upper half of the subject is a bright part where the illuminance (or brightness) is high and the lower half is a dark part where the illuminance (or illuminance) is low. Therefore, in the short-second frame, the upper half of the captured image has a proper exposure, and the lower half has a black shadow. On the other hand, in the case of a long-time frame, the lower half of the captured image has the proper exposure, and the upper half has overexposure.

本実施形態ではS3において、図8に示すように、短秒フレームだけに赤外カットフィルタ107を段階的に挿入する。この制御によって、短秒フレームでは赤外光がカットされることで明るさが徐々に低減する。この短秒フレームで得られる画像を用いて、上述した式(1)により、赤外カットフィルタ107が完全に挿入された場合の被写体の輝度を容易に予測することができる。 In the present embodiment, in S3, as shown in FIG. 8, the infrared cut filter 107 is inserted stepwise only in the short second frame. By this control, the infrared light is cut in the short-second frame, so that the brightness is gradually reduced. Using the image obtained in this short-time frame, the brightness of the subject when the infrared cut filter 107 is completely inserted can be easily predicted by the above-described formula (1).

一方、図8に示すように赤外カットフィルタ107と露光時間を制御しながら撮影した画像を不図示のメモリに格納する。そして、メモリに格納した短秒フレーム、長秒フレームの2つの画像に対して、制御部103はフレーム毎に適正露出に収まっている範囲を抽出し、それらを合成してダイナミックレンジの広い画像を生成する。短秒フレームでの暗部は、長秒フレームで適正露出になっている範囲であるため、合成画像としては影響がない。短秒フレームの明部における信号強度の低下が、合成画像の上半分の明るさの変化として現れる。このように、第1の実施形態では図2に示すように撮影画像全体の信号強度が変化したのに対し、第4の実施形態では信号強度の変化が発生する範囲を撮影画像の一部に抑制することが可能になる。 On the other hand, as shown in FIG. 8, an image taken while controlling the infrared cut filter 107 and the exposure time is stored in a memory (not shown). Then, the control unit 103 extracts the range within the proper exposure for each frame from the two images of the short-time frame and the long-time frame stored in the memory, and combines them to form an image with a wide dynamic range. To generate. The dark portion in the short-second frame is the range in which the proper exposure is made in the long-second frame, and therefore has no effect on the composite image. The decrease in signal intensity in the bright part of the short-second frame appears as a change in brightness in the upper half of the composite image. As described above, in the first embodiment, the signal intensity of the entire captured image changes as shown in FIG. 2, whereas in the fourth embodiment, the range in which the signal intensity changes occurs in a part of the captured image. It becomes possible to suppress.

上記の通り本第4の実施形態によれば、撮影画像の信号強度の変化を撮影した画像の一部に抑制しながら、ハンチングを防ぎつつデイモードへ切り替えることができる。 As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to switch to the day mode while suppressing changes in the signal intensity of the captured image in a part of the captured image and preventing hunting.

なお、第4の実施形態では、2種類の露光時間で画像を撮影する場合について説明したが、より多くのフレームを用いて、3種類異常の異なる露光時間で画像を撮影し、合成しても良い。その場合、より多くの範囲を適正露出に納めることができる。 In addition, in the fourth embodiment, the case where an image is captured with two types of exposure times has been described. However, even if images are captured with three types of different exposure times and combined using more frames. good. In that case, a larger range can be accommodated in the proper exposure.

更に、第2の実施形態の方法を組み合わせて短秒フレームの露光時間を同時に制御すれば、短秒フレームの明部における信号強度低下も抑制することができる。また、第4の実施形態では短秒フレームで赤外カットフィルタを段階的に挿入する場合を説明したが、長秒フレームにて同様の制御を行うようにしても良い。長秒フレームにて赤外カットフィルタの段階的な挿入を行う場合は、長秒フレームの適正露出範囲、つまり合成画像の下半分においてのみ信号強度の変化が発生する。 Furthermore, by simultaneously controlling the exposure time of the short-second frame by combining the method of the second embodiment, it is possible to suppress the signal strength reduction in the bright part of the short-second frame. Further, in the fourth embodiment, the case where the infrared cut filter is inserted stepwise in the short second frame has been described, but the same control may be performed in the long second frame. When the infrared cut filter is gradually inserted in the long-second frame, the signal intensity changes only in the proper exposure range of the long-second frame, that is, in the lower half of the composite image.

<第5の実施形態>
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。なお、第5の実施形態における撮像装置の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態における撮像装置100と同様であるため、説明を省略する。ただし、第5の実施形態における光学フィルタ107は可視カットフィルタであり、以下の説明では、第1乃至第4の実施形態と区別するために、光学フィルタ107を可視カットフィルタ507と記す。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration of the imaging device according to the fifth embodiment is similar to that of the imaging device 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. However, the optical filter 107 in the fifth embodiment is a visible cut filter, and in the following description, the optical filter 107 is referred to as a visible cut filter 507 in order to distinguish it from the first to fourth embodiments.

撮像装置100は少なくとも光路の一部分に可視カットフィルタ507を挿入してモノクロ画像を取得するハレーション抑制モード(第3の撮影モード)を有する。また可視カットフィルタ507を光路から完全に抜去してモノクロ画像を取得するナイトモード(第2の撮影モード)も有し、ナイトモードとハレーション抑制モードとを切り替えて撮影を行う。 The image pickup apparatus 100 has a halation suppression mode (third photographing mode) in which the visible cut filter 507 is inserted in at least a part of the optical path to obtain a monochrome image. It also has a night mode (second shooting mode) in which the visible cut filter 507 is completely removed from the optical path to obtain a monochrome image, and shooting is performed by switching between the night mode and the halation suppression mode.

図9は、結像光学系101を入射光側(−Z側)から見た図と、その時の撮影画像と、可視カットフィルタ507の挿入量と被写体の輝度との関係とを示す。なお、説明を分かり易くするために、絞り106と可視カットフィルタ507のみを記載し、他は省略している。また撮影範囲の環境光は、太陽光や白熱灯のように可視光と赤外光の両方の成分を持つ光とする。 FIG. 9 shows a diagram of the imaging optical system 101 viewed from the incident light side (−Z side), a captured image at that time, and the relationship between the insertion amount of the visible cut filter 507 and the brightness of the subject. It should be noted that only the aperture 106 and the visible cut filter 507 are shown and the others are omitted for the sake of clarity. In addition, the ambient light in the shooting range is light having both visible light and infrared light components, such as sunlight and incandescent lamps.

図9において、510は被写体である車を表し、511はナンバープレート、512は可視光成分が主体となるLED型のヘッドライトを表し、ヘッドライト512は点灯しているものとする。513は点灯するヘッドライトによって引き起こされたハレーションを表している。図9において、状態(a)から状態(e)は、可視カットフィルタ507が制御部103によって段階的に光路へ挿入される様子を表している。状態(a)から状態(e)に向かうに従って、絞り106の開口部と可視カットフィルタ507が重なる範囲が広がっていく。絞り106の開口部と可視カットフィルタ507が重なる範囲は、可視光が遮断され、赤外光のみが透過するエリアである。可視カットフィルタ507と重なっていない絞り106の開口部は、可視光及び赤外光が透過するエリアである。状態(a)から状態(e)に向かうに従って、赤外光のみが透過する範囲が段階的に広くなっていくため、可視光成分による被写体の照度の割合は段階的に低くなり、ハレーションが抑制されていくが、結果として撮影画像全体が段階的に暗くなる。 In FIG. 9, 510 is a vehicle, 511 is a license plate, 512 is an LED type headlight whose main component is visible light, and headlight 512 is on. Reference numeral 513 represents halation caused by a lit headlight. In FIG. 9, states (a) to (e) show how the visible cut filter 507 is gradually inserted into the optical path by the control unit 103. From the state (a) to the state (e), the range in which the opening of the diaphragm 106 and the visible cut filter 507 overlap with each other expands. The range where the aperture of the diaphragm 106 and the visible cut filter 507 overlap is an area where visible light is blocked and only infrared light is transmitted. The aperture of the diaphragm 106 that does not overlap the visible cut filter 507 is an area through which visible light and infrared light pass. From the state (a) to the state (e), the range through which only infrared light passes gradually increases, so the illuminance ratio of the subject due to the visible light component gradually decreases, and halation is suppressed. However, as a result, the entire captured image gradually darkens.

図9から分かるように、各状態における絞り106の開口部の面積(面積A)と、開口部と重なっている可視カットフィルタ507の面積(面積B)が分かれば、式(1)を使って、可視カットフィルタ507の挿入量毎の輝度が予測できる。式(1)において、本第5の実施形態では、輝度a及び輝度bはそれぞれ図9の状態(a)及び状態(b)における被写体の輝度を示す。また、輝度aと輝度bは、図9の状態(c)や状態(d)の輝度を用いても構わないし、図9に記載した状態以外に、任意の量だけ可視カットフィルタ507を挿入した状態の輝度を使用してもよい。また輝度の予測に3点以上の輝度を用いてもよい。3点以上の輝度を用いる場合には、最小二乗法などによって被写体の輝度値を予測すればよい。 As can be seen from FIG. 9, if the area (area A) of the aperture of the diaphragm 106 and the area (area B) of the visible cut filter 507 that overlaps the aperture in each state are known, then using equation (1), The luminance for each insertion amount of the visible cut filter 507 can be predicted. In Expression (1), in the fifth embodiment, the brightness a and the brightness b indicate the brightness of the subject in the state (a) and the state (b) of FIG. 9, respectively. Further, as the brightness a and the brightness b, the brightness in the state (c) and the state (d) of FIG. 9 may be used, and the visible cut filter 507 is inserted by an arbitrary amount other than the state shown in FIG. State brightness may be used. In addition, the brightness of three or more points may be used for the brightness prediction. When using the brightness of three or more points, the brightness value of the subject may be predicted by the least square method or the like.

以上述べた方法により、ハレーションが抑制され、目的の撮影対象物が視認性よく撮影できるために必要な可視カットフィルタの挿入量を予測できる。ここでは、例えば図9の状態(c)においてナンバープレート511を認識するのに十分な程度にハレーションが抑制されているため、この状態で可視カットフィルタを止めて撮影を行えばよい。このように、状態(c)で撮影を行うことで、車がヘッドライトを消灯した場合であっても、ナンバープレート511を認識することが可能になる。 By the method described above, halation is suppressed, and it is possible to predict the insertion amount of the visible cut filter that is necessary for allowing the target imaging target to be imaged with high visibility. Here, for example, in the state (c) of FIG. 9, since halation is suppressed to a degree sufficient for recognizing the license plate 511, in this state, the visible cut filter may be stopped and imaging may be performed. In this manner, by performing the image capturing in the state (c), it becomes possible to recognize the license plate 511 even when the vehicle turns off the headlight.

また、図9の状態(c)では、絞り106の開口部に可視光と赤外光を両方透過する領域が残っているため、ヘッドライトが消灯されると画像の輝度は減少する。この輝度の減少を検知することでヘッドライトが消灯されたことが認識でき、可視カットフィルタ507が不要になったことを判別できる。したがって可視カットフィルタ507を速やかに抜去して、ナイトモードで高いSNRでの撮影を行うことが可能になる。 In the state (c) of FIG. 9, the aperture of the diaphragm 106 still has a region for transmitting both visible light and infrared light, so that the brightness of the image decreases when the headlight is turned off. By detecting this decrease in brightness, it can be recognized that the headlight has been turned off, and it can be determined that the visible cut filter 507 is no longer needed. Therefore, it becomes possible to quickly remove the visible cut filter 507 and perform shooting with a high SNR in the night mode.

なお、ここでは図9の状態(c)を用いて説明したが、状態(e)以外であれば任意の状態でも同様の検知が可能であることは明らかである。また、以上の説明では被写体の輝度を使う場合を説明したが、輝度の変わりにハレーションの大きさを使用してもよい。ハレーションの大きさを認識するには、制御部103において画像認識などの手段により、ある閾値以上の輝度を持つ円形状を認識し、その直径ないし半径などの情報を利用すればよい。 It should be noted that although the description has been given here using the state (c) of FIG. 9, it is clear that the same detection can be performed in any state other than the state (e). Further, in the above description, the case where the brightness of the subject is used has been described, but the magnitude of halation may be used instead of the brightness. In order to recognize the magnitude of halation, the control unit 103 may recognize a circular shape having a brightness equal to or higher than a certain threshold by means such as image recognition, and use information such as the diameter or radius of the circular shape.

図10は、第5の実施形態におけるナイトモードからハレーション抑制モードへ切り替える際の流れを示すフローチャートである。まずS11において、ナイトモードでの撮影が開始され、S12において被写体の輝度が所定の第4の閾値以上であるか否か、つまりハレーションの有無を判定する。被写体の輝度が第4の閾値以上であると判定された場合はS13に移り、可視カットフィルタ507の段階的な挿入を開始する(ハレーション抑制モード)。ここでは、複数フレームを使って徐々に可視カットフィルタ507を挿入していきながら、被写体の輝度を取得する。 FIG. 10 is a flowchart showing the flow when switching from the night mode to the halation suppression mode in the fifth embodiment. First, in S11, shooting in the night mode is started, and in S12, it is determined whether or not the brightness of the subject is equal to or higher than a predetermined fourth threshold value, that is, the presence or absence of halation. When it is determined that the brightness of the subject is equal to or higher than the fourth threshold value, the process proceeds to S13, and stepwise insertion of the visible cut filter 507 is started (halation suppression mode). Here, the brightness of the subject is acquired while gradually inserting the visible cut filter 507 using a plurality of frames.

次にS14において、被写体の輝度が所定の第5の閾値未満になった場合はS15に移り、可視カットフィルタ507の挿入を止めて、ハレーション抑制モードでの撮影を継続させる。第5の閾値は、第4の閾値よりも小さく、ハレーションが十分に抑制され、目的の撮影対象(ここではナンバープレート511)が認識性のよい状態で撮影できるときの輝度になるように選ぶとよい。ここで、式(1)を用いて被写体の輝度が第5の閾値未満となるために必要な可視カットフィルタの挿入量を予測し、予測した位置まで可視カットフィルタ507の挿入速度を速めてもよい。より可視カットフィルタ507の挿入速度が速いほど、ハレーションによる認識性の低いフレームを減らすことができる。また、輝度の予測を容易にするために、1フレームあたりの可視カットフィルタ507の挿入量(つまり絞り106の開口部に占める可視カットフィルタ507の面積変化量)が一定となるように、挿入速度をフレーム毎に調節してもよい。さらに、AEによって絞り106が変動する場合に、フレーム毎の絞り変化による輝度変化と、可視カットフィルタ507の挿入による輝度変化が混合されることを防ぐようにしてもよい。具体的には、第3の実施形態と同様に、フレーム毎の絞り106の変化による可視光成分の変化を打ち消す方向へ、可視カットフィルタ507のフレーム毎の挿入量を調整する。これによってフレーム毎の輝度変化がリニアになるため、式(1)を使った予測が容易に行えるようになる。 Next, in S14, when the brightness of the subject becomes less than the predetermined fifth threshold value, the process proceeds to S15, the insertion of the visible cut filter 507 is stopped, and the imaging in the halation suppression mode is continued. If the fifth threshold value is smaller than the fourth threshold value, halation is sufficiently suppressed, and the luminance is set so that the object to be photographed (here, the license plate 511) can be photographed in a highly recognizable state. Good. Here, even if the insertion amount of the visible cut filter necessary for the brightness of the subject to be less than the fifth threshold value is predicted by using Expression (1) and the insertion speed of the visible cut filter 507 is increased to the predicted position. Good. The higher the insertion speed of the visible cut filter 507, the more the frames with low recognizability due to halation can be reduced. Also, in order to facilitate the prediction of the luminance, the insertion speed is set so that the insertion amount of the visible cut filter 507 per frame (that is, the area change amount of the visible cut filter 507 occupying the opening of the diaphragm 106) becomes constant. May be adjusted for each frame. Further, when the aperture 106 changes due to AE, it is possible to prevent the luminance change due to the aperture change for each frame and the luminance change due to the insertion of the visible cut filter 507 from being mixed. Specifically, similarly to the third embodiment, the insertion amount of the visible cut filter 507 for each frame is adjusted in the direction in which the change of the visible light component due to the change of the aperture 106 for each frame is canceled. As a result, the luminance change for each frame becomes linear, and thus the prediction using the equation (1) can be easily performed.

次にS16に移り、可視カットフィルタ507を固定して撮影している状態で、被写体の輝度に変化があるか否かを検知し、変化がない間は可視カットフィルタ507の位置は固定したままで撮影を継続する。輝度が変化し高くなった場合にはS12に戻り、被写体の輝度が第4の閾値を超えた場合には、S13に移って可視カットフィルタ507をさらに挿入する。逆に、S16において輝度が低く変化した場合にはS17に移り、所定の第6の閾値と比較する。ここで第6の閾値は完全に可視カットフィルタを抜去したときにハレーションが起きていない時の輝度の値に設定するとよい。S17において第6の閾値未満である場合はヘッドライト512が消灯したと判定して、S18に移り、可視カットフィルタ507を完全に抜去する。 Next, in S16, it is detected whether or not there is a change in the brightness of the subject in a state where the visible cut filter 507 is fixed and the image is taken, and the position of the visible cut filter 507 remains fixed while there is no change. To continue shooting. When the brightness changes and becomes high, the process returns to S12, and when the brightness of the subject exceeds the fourth threshold, the process moves to S13 and the visible cut filter 507 is further inserted. On the contrary, if the luminance changes to low in S16, the process proceeds to S17 and is compared with a predetermined sixth threshold value. Here, the sixth threshold value may be set to a value of luminance when halation does not occur when the visible cut filter is completely removed. When it is less than the sixth threshold value in S17, it is determined that the headlight 512 is turned off, the process proceeds to S18, and the visible cut filter 507 is completely removed.

その後S11に戻ってナイトモードでの撮影に戻り、高SNRでの撮影が可能になる。一方、S17において第6の閾値以上であった場合にはS19に移り、可視カットフィルタ507の段階的な抜去を行う。その後、S20において第7の閾値と現在の輝度とを比較する。ここで第7の閾値には、第6の閾値以上、第5の閾値未満の値を設定する。S20において第7の閾値以上となるまでは可視カットフィルタ507の段階的な抜去が継続される。第7の閾値以上となったときにはS15に移り、その位置で可視カットフィルタ507が固定される。 After that, the process returns to S11 to return to shooting in the night mode, and shooting with high SNR is possible. On the other hand, in S17, when it is the sixth threshold value or more, the process proceeds to S19, and the visible cut filter 507 is removed stepwise. Then, in S20, the seventh threshold value is compared with the current brightness. Here, a value equal to or larger than the sixth threshold and smaller than the fifth threshold is set as the seventh threshold. The stepwise removal of the visible cut filter 507 is continued until it becomes equal to or higher than the seventh threshold value in S20. When it becomes equal to or more than the seventh threshold value, the process proceeds to S15, and the visible cut filter 507 is fixed at that position.

上記の通り第5の実施形態によれば、ヘッドライトのハレーションを抑制して撮影対象を撮影しつつ、ヘッドライトが消灯された場合にも、消灯を検知し、高SNRのナイトモードでの撮影に切り替えることが可能になる。 As described above, according to the fifth embodiment, while the halation of the headlight is suppressed and the object to be photographed is photographed, even when the headlight is turned off, the turning-off is detected and the photographing in the high SNR night mode is performed. It becomes possible to switch to.

<第6の実施形態>
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。なお、第6の実施形態における撮像装置の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態における撮像装置100と同様であるため、説明を省略する。ただし、第6の実施形態における光学フィルタ107は可視カットフィルタと赤外カットフィルタの組み合わせたフィルタであり、以下の説明では、第1乃至第5の実施形態と区別するために、光学フィルタ107を光学フィルタ607と記す。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the image capturing apparatus according to the sixth embodiment is the same as that of the image capturing apparatus 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. However, the optical filter 107 in the sixth embodiment is a filter in which a visible cut filter and an infrared cut filter are combined, and in the following description, the optical filter 107 will be referred to in order to distinguish it from the first to fifth embodiments. It is referred to as an optical filter 607.

図11を用いて、第6の実施形態における光学フィルタ607の構成について説明する。光学フィルタ607は、可視カットフィルタ部分610と赤外カットフィルタ部分611との、2枚の異なるフィルタをつなぎ合わせた構成を有する。そして、絞り106の開口部に対して、光学フィルタ607をフィルタ駆動部104が図中の矢印X方向に駆動する。第6の実施形態における撮像装置100は、少なくとも光路の一部分に可視カットフィルタ部分610を挿入してモノクロ画像を取得するハレーション抑制モード(第3の撮影モード)を持つ。また可視カットフィルタ部分610を光路から完全に抜去し、赤外カットフィルタ部分611を光路に完全に挿入してカラー画像を取得するデイモード(第1の撮影モード)も有し、デイモードとハレーション抑制モードとを切り替えて撮影を行う。 The configuration of the optical filter 607 in the sixth embodiment will be described with reference to FIG. The optical filter 607 has a configuration in which two different filters, a visible cut filter portion 610 and an infrared cut filter portion 611, are connected together. Then, the filter driving unit 104 drives the optical filter 607 with respect to the opening of the diaphragm 106 in the arrow X direction in the drawing. The image pickup apparatus 100 according to the sixth embodiment has a halation suppression mode (third photographing mode) in which the visible cut filter portion 610 is inserted into at least a part of the optical path to obtain a monochrome image. It also has a day mode (first shooting mode) in which the visible cut filter portion 610 is completely removed from the optical path and the infrared cut filter portion 611 is completely inserted in the optical path to obtain a color image. Switching between suppression mode and shooting.

図12は、結像光学系101を入射光側(−Z側)から見た図と、その時の撮影画像と、光学フィルタ607の位置と被写体の輝度との関係を示している。なお、説明を分かり易くするために、絞り106と光学フィルタ607のみを記載し、他は省略している。また撮影範囲の環境光は、太陽光や白熱灯のように可視光と赤外光の両方の成分を持つ光とする。 FIG. 12 shows a view of the imaging optical system 101 from the incident light side (−Z side), a captured image at that time, and the relationship between the position of the optical filter 607 and the brightness of the subject. It should be noted that only the diaphragm 106 and the optical filter 607 are shown and the others are omitted for the sake of clarity. In addition, the ambient light in the shooting range is light having both visible light and infrared light components, such as sunlight and incandescent lamps.

図12において、612は被写体である車を表し、613はナンバープレート、614はLED型のヘッドライトを表し、ヘッドライト614は点灯しているものとする。615は点灯するヘッドライト614によって引き起こされたハレーションを表している。 In FIG. 12, 612 represents a vehicle as an object, 613 represents a license plate, 614 represents an LED type headlight, and the headlight 614 is lit. 615 represents the halation caused by the lit headlight 614.

図12において、状態(a)から状態(e)は、光学フィルタ607の可視カットフィルタ部分610が制御部103によって段階的に光路へ挿入される様子を表している。状態(a)から状態(e)に向かうに従って、絞り106の開口部と可視カットフィルタ部分610が重なる範囲が広がっていく。絞り106の開口部と可視カットフィルタ部分610が重なる範囲は、可視光が遮断され、赤外光のみが透過するエリアである。 In FIG. 12, states (a) to (e) show how the visible cut filter portion 610 of the optical filter 607 is gradually inserted into the optical path by the control unit 103. From the state (a) to the state (e), the range in which the opening of the diaphragm 106 and the visible cut filter portion 610 overlap with each other expands. The range where the aperture of the diaphragm 106 and the visible cut filter portion 610 overlap is an area where visible light is blocked and only infrared light is transmitted.

可視カットフィルタ部分610と重なっていない絞り106の開口部は赤外カットフィルタ部分611が重なっていて、赤外光が遮断され、可視光のみが透過するエリアである。状態(a)から状態(e)に向かうに従って赤外光のみが透過する範囲が段階的に広くなっていくため、可視光成分による被写体の照度の割合も段階的に低くなり、ハレーションが抑制されていくが、結果として撮影画像全体が段階的に暗くなる。ここで、状態(a)はデイモードに相当し、カラー撮影を行っている。状態(b)から状態(e)はハレーション抑制モードに相当し、モノクロ撮影を行っている。図12から分かるように、各状態における絞り106の開口部面積(面積A)と、絞り106の開口部と重なっている可視カットフィルタ部分610の面積(面積B)が分かれば、第1および第5の実施形態で説明した式(1)を使って、可視カットフィルタ部分610の挿入量毎の状態(e)における輝度が予測できる。 The aperture of the diaphragm 106 that does not overlap the visible cut filter portion 610 is an area where the infrared cut filter portion 611 overlaps and the infrared light is blocked and only visible light is transmitted. Since the range through which only infrared light passes gradually increases from the state (a) to the state (e), the illuminance ratio of the subject due to the visible light component also gradually decreases, and halation is suppressed. However, as a result, the entire captured image gradually becomes darker. Here, the state (a) corresponds to the day mode, and color photographing is performed. The state (b) to the state (e) correspond to the halation suppression mode, and monochrome photography is performed. As can be seen from FIG. 12, if the area (area A) of the aperture of the diaphragm 106 in each state and the area (area B) of the visible cut filter portion 610 overlapping the aperture of the diaphragm 106 are known, the first and second areas can be obtained. The brightness in the state (e) for each insertion amount of the visible cut filter portion 610 can be predicted by using the equation (1) described in the fifth embodiment.

次にハレーション抑制モードにおいて、ヘッドライト614が消灯したことを検知する方法について説明する。図12の状態(c)では、ナンバープレート613を認識するには十分な程度にハレーションが抑制されているため、この状態で可視カットフィルタ部分610を止めて撮影を行うことが可能である。この状態(c)で撮影を行うことで、車がヘッドライト614を消灯した場合にもナンバープレートを認識することが可能になる。状態(c)では、絞り開口部606に赤外カットフィルタ部分611が重なっている範囲、つまり可視光を透過する領域が残っているため、ヘッドライト614が消灯されると画像の輝度は減少する。この輝度の減少を検知することで、ヘッドライト614が消灯されたことが認識でき、可視カットフィルタ部分610が不要になったことを判別できる。従って、可視カットフィルタ部分610を速やかに抜去して、赤外カットフィルタ部分611を挿入し、デイモードでカラー撮影を行うことが可能になる。 Next, a method of detecting that the headlight 614 is turned off in the halation suppression mode will be described. In the state (c) of FIG. 12, since halation is suppressed to a sufficient degree for recognizing the license plate 613, it is possible to stop the visible cut filter portion 610 and perform photographing in this state. By photographing in this state (c), the license plate can be recognized even when the vehicle turns off the headlight 614. In the state (c), the range in which the infrared cut filter portion 611 overlaps the aperture opening 606, that is, the visible light transmitting region remains, so that the brightness of the image decreases when the headlight 614 is turned off. .. By detecting this decrease in brightness, it can be recognized that the headlight 614 has been turned off, and it can be determined that the visible cut filter portion 610 is no longer needed. Therefore, it is possible to quickly remove the visible cut filter portion 610, insert the infrared cut filter portion 611, and perform color photographing in the day mode.

ここでは、図12の状態(c)を用いて説明したが、状態(e)以外であれば任意の状態でも同様の検知が可能であることは明らかである。また、以上の説明では被写体の輝度を使う場合を説明したが、輝度の変わりにハレーションの大きさを使用してもよい。ハレーションの大きさを認識するには、制御部103において画像認識を行い、ある閾値以上の輝度を持つ円形状を認識し、その直径ないし半径などの情報を利用すればよい。 Although the description has been given here using the state (c) of FIG. 12, it is clear that the same detection can be performed in any state other than the state (e). Further, in the above description, the case where the brightness of the subject is used has been described, but the magnitude of halation may be used instead of the brightness. In order to recognize the magnitude of halation, the control unit 103 may perform image recognition, recognize a circular shape having a brightness equal to or higher than a certain threshold, and use information such as a diameter or a radius thereof.

次に、可視カットフィルタ部分610の挿入量毎の被写体の輝度を予測する手法を、ハレーション抑制モードとデイモードの切り替えの判定にどのように使用するかについて説明する。 Next, how to use the method of predicting the luminance of the subject for each insertion amount of the visible cut filter portion 610 for determining the switching between the halation suppression mode and the day mode will be described.

デイモードからハレーション抑制モードへ切り替える際のフローチャートは、第5の実施形態における図10のフローチャートと同一のため説明を省略する。第5の実施形態との違いは2つあり、1つはS11での撮影モードがデイモードでのカラー撮影であることである。もう1つは、可視カットフィルタ部分610と赤外カットフィルタ部分611が一続きになった構成のため、可視カットフィルタ部分610を挿入した分だけ、赤外カットフィルタ部分611が抜去されるという相補的な動作になることである。 The flow chart for switching from the day mode to the halation suppression mode is the same as the flow chart of FIG. 10 in the fifth embodiment, and therefore its explanation is omitted. There are two differences from the fifth embodiment, and one is that the shooting mode in S11 is color shooting in the day mode. The other is a configuration in which the visible light cut filter portion 610 and the infrared light cut filter portion 611 are connected in a row, and therefore, the infrared light cut filter portion 611 is removed by the amount corresponding to the insertion of the visible light cut filter portion 610. It is to be a normal operation.

上記の通り第6の実施形態によれば、ヘッドライトのハレーションを抑制して撮影対象を撮影しつつ、ヘッドライトが消灯された場合にも消灯を検知でき、デイモードでのカラー撮影に切り替えることが可能になる。 As described above, according to the sixth embodiment, while the halation of the headlight is suppressed and the object to be photographed is photographed, even when the headlight is turned off, the turning off can be detected, and the color photography can be switched to the day mode. Will be possible.

<第7の実施形態>
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。第7の実施形態における撮像装置700の概略構成を図13に示す。第1の実施形態における撮像装置100とは、結像光学系701の光学フィルタとして偏光フィルタ707を有すると共に、更に、光路に固定された赤外カットフィルタ709を有する点が異なる。それ以外の構成は、図1に示すものと同様であるため同じ参照番号を付して、ここでは説明を省略する。撮像装置700は、偏光フィルタ707を光路に挿入して撮影する映り込み抑制モード(第4の撮影モード)と、偏光フィルタ707光路から完全に抜去して撮影するデイモード(第1の撮影モード)を有する。そして、映り込み抑制モードとデイモードとを切り替えて撮影を行う。
<Seventh Embodiment>
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 shows a schematic configuration of the image pickup apparatus 700 according to the seventh embodiment. It differs from the image pickup apparatus 100 in the first embodiment in that it has a polarization filter 707 as an optical filter of the imaging optical system 701 and further has an infrared cut filter 709 fixed in the optical path. The other configuration is similar to that shown in FIG. 1, and therefore the same reference numerals are given and the description thereof is omitted here. The image pickup apparatus 700 includes a reflection suppression mode (fourth shooting mode) in which a polarizing filter 707 is inserted into the optical path for shooting, and a day mode (first shooting mode) in which the polarizing filter 707 is completely removed from the optical path for shooting. Have. Then, shooting is performed by switching between the reflection suppression mode and the day mode.

図14は、結像光学系701を入射光側(−Z側)から見た図と、その時の撮影画像及び被写体の輝度の関係を示している。説明を分かり易くするために、絞り106と偏光フィルタ707と、赤外カットフィルタ709のみを記載し、他は省略している。また撮影範囲の環境光は、太陽光や白熱灯などのように非偏光の成分を持つ光とする。 FIG. 14 shows a view of the imaging optical system 701 viewed from the incident light side (−Z side), and the relationship between the captured image and the brightness of the subject at that time. Only the diaphragm 106, the polarization filter 707, and the infrared cut filter 709 are shown and the others are omitted for the sake of clarity. The ambient light in the shooting range is light having a non-polarized component such as sunlight and incandescent lamps.

図14において、713は被写体であるドライバー712が乗っている車を表している。図14において、状態(a)から状態(e)は、偏光フィルタ707が制御部103によって段階的に光路へ挿入される様子を表しており、状態(a)から状態(e)に向かうに従って、絞り106の開口部と偏光フィルタ707が重なる範囲が広がっていく。 In FIG. 14, reference numeral 713 represents a car on which a driver 712, which is a subject, is riding. In FIG. 14, states (a) to (e) show that the polarization filter 707 is gradually inserted into the optical path by the control unit 103, and as the state (a) progresses to the state (e), The range where the aperture of the diaphragm 106 and the polarization filter 707 overlap with each other expands.

図14では、撮像装置700と被写体と光源の関係が適切で、映り込みが偏光フィルタ707によって抑制できる場合を表している。状態(a)では、ドライバー712はフロントガラスの映り込みによって見えていないが、偏光フィルタ707を完全に挿入した状態(e)では映り込みが抑制され、ドライバー712が見えている。絞り106の開口部と偏光フィルタ707が重なる範囲は、フロントガラスで反射したS偏光成分の光(つまり、映り込み)が遮断されるエリアであり、かつ赤外カットフィルタ709によって赤外光も遮断されるエリアである。偏光フィルタ707と重なっていない絞り106の開口部は、すべての偏光の光が透過し、赤外カットフィルタ709によって赤外光が遮断され可視光のみが透過するエリアである。 FIG. 14 illustrates a case where the relationship between the imaging device 700, the subject, and the light source is appropriate, and the reflection can be suppressed by the polarization filter 707. In the state (a), the driver 712 is not visible due to the reflection of the windshield, but in the state (e) where the polarization filter 707 is completely inserted, the reflection is suppressed and the driver 712 is visible. The range where the aperture of the diaphragm 106 and the polarization filter 707 overlap is an area where the light of the S-polarized component reflected by the windshield (that is, the reflection) is blocked, and the infrared cut filter 709 also blocks the infrared light. This is the area that will be used. The aperture of the diaphragm 106 that does not overlap with the polarization filter 707 is an area where all polarized light is transmitted, infrared light is blocked by the infrared cut filter 709, and only visible light is transmitted.

状態(a)から状態(e)に向かうに従って、フロントガラスで反射したS偏光成分が遮断される範囲が段階的に広くなっていくため、映り込みが段階的に低減していく。また、フロントガラス以外の範囲においても、自然光に含まれる偏光のうち、偏光フィルタ707の偏光子に平行な成分が段階的に遮断されるため、結果として撮影画像全体が段階的に暗くなる。 From the state (a) to the state (e), the range in which the S-polarized light component reflected by the windshield is blocked is gradually increased, so that the glare is gradually reduced. Further, also in the range other than the windshield, of the polarized light included in the natural light, the component parallel to the polarizer of the polarization filter 707 is gradually blocked, and as a result, the entire captured image is gradually darkened.

図14から分かるように、各状態における絞り106の開口部の面積(面積A)と、開口部と重なっている偏光フィルタ707の面積(面積B)が分かれば、式(1)を使って、偏光フィルタ707を完全に挿入した場合の輝度が予測できる。式(1)において、本第7の実施形態では、輝度a及び輝度bはそれぞれ図14の状態(a)及び状態(b)における被写体の輝度を示す。また、輝度aと輝度bは、図14の状態(c)や状態(d)の輝度を用いても構わないし、図14に記載した状態以外に、任意の量だけ偏光フィルタ707を挿入した状態の輝度を使用してもよい。また輝度の予測に3点以上の輝度を用いてもよい。3点以上の輝度を用いる場合には、最小二乗法などによって被写体の輝度値を予測すればよい。 As can be seen from FIG. 14, if the area (area A) of the aperture of the diaphragm 106 and the area (area B) of the polarization filter 707 that overlaps the aperture in each state are known, then using equation (1), The brightness when the polarization filter 707 is completely inserted can be predicted. In the formula (1), in the seventh embodiment, the brightness a and the brightness b indicate the brightness of the subject in the state (a) and the state (b) of FIG. 14, respectively. As the brightness a and the brightness b, the brightness in the state (c) or the state (d) of FIG. 14 may be used, and in addition to the state shown in FIG. 14, a state in which the polarization filter 707 is inserted by an arbitrary amount. The brightness of may be used. In addition, the brightness of three or more points may be used for the brightness prediction. When using the brightness of three or more points, the brightness value of the subject may be predicted by the least square method or the like.

次に、光源との関係が図14の状態から変わり、映り込みが偏光フィルタ707によって抑制できないように変化した場合について、図15を用いて説明する。図15では、状態(a)から状態(e)にかけて偏光フィルタ707を段階的に光路へ挿入しているが、フロントガラスにおける反射はS偏光に加えてP偏光も存在するため、映り込みは抑制されておらず、ドライバーは状態(e)でも見えていない。一方、状態(a)から状態(e)にかけての輝度変化(低下)は図14に比べると緩やかになる。また、図15では車全体の輝度を対象としているが、注目領域であるフロントガラスのみの輝度を扱えば、映り込みが抑制できる場合とできない場合の輝度変化の勾配の差は更に大きくなり、推測の精度が向上する。この場合は制御部103において、パターンマッチングなどの画像認識手法によってフロントガラスを認識し、その内部の輝度のみを推測に用いればよい。 Next, a case where the relationship with the light source is changed from the state of FIG. 14 and the reflection is changed so as not to be suppressed by the polarization filter 707 will be described with reference to FIG. 15. In FIG. 15, the polarization filter 707 is gradually inserted into the optical path from the state (a) to the state (e). However, reflection on the windshield includes P-polarized light in addition to S-polarized light, so reflection is suppressed. Not done and the driver is not visible in state (e). On the other hand, the change (decrease) in luminance from the state (a) to the state (e) is gentler than that in FIG. Further, in FIG. 15, the luminance of the entire vehicle is targeted, but if the luminance of only the windshield, which is the region of interest, is handled, the difference in the gradient of the luminance change between when the glare can be suppressed and when the glare can not be suppressed becomes larger. The accuracy of is improved. In this case, the control unit 103 may recognize the windshield by an image recognition method such as pattern matching and use only the brightness inside the windshield for estimation.

更には、画像の輝度以外にコントラスト値を評価値とすることでも推測精度は向上する。図14のように映り込みが抑制できる場合には、状態(a)から(e)にかけてコントラスト値は上昇するが、図15の場合ではコントラスト値は変化しない。輝度変化の勾配差に加えて、コントラスト値の変化量の差を利用することによって、映り込みの抑制可否の推測精度を向上させることが可能となる。以上より、偏光フィルタによって映り込みが抑制できる場合とできない場合では、偏光フィルタを完全に挿入した際の被写体の輝度推定値が異なるために、見分けることが可能となる。具体的には、図14と図15それぞれの状態(e)における輝度推定値の間の任意の輝度値を閾値として持ち、映り込み抑制モードとデイモードの切り替え閾値とすればよい。 Further, the estimation accuracy is improved by using a contrast value as an evaluation value in addition to the image brightness. When the reflection can be suppressed as in FIG. 14, the contrast value increases from the states (a) to (e), but the contrast value does not change in the case of FIG. By using the difference in the amount of change in the contrast value in addition to the difference in the gradient in the change in brightness, it is possible to improve the accuracy of estimating whether or not the glare can be suppressed. From the above, it is possible to distinguish between the case where the reflection can be suppressed by the polarization filter and the case where the reflection cannot be suppressed because the estimated brightness value of the subject when the polarization filter is completely inserted is different. Specifically, an arbitrary luminance value between the estimated luminance values in each of the states (e) of FIGS. 14 and 15 may be used as a threshold, and the threshold for switching between the glare suppression mode and the day mode may be set.

図16は、第7の実施形態におけるデイモードと映り込み抑制モードとを切り替える際の流れを示すフローチャートである。まずS31において、デイモードでの撮影が開始され、S32において被写体の輝度が所定の第8の閾値以上であるか否か、つまり映り込みの有無を判定する。被写体の輝度が第8の閾値以上であると判定された場合はS33に移り、偏光フィルタ707の段階的な挿入を開始する(映り込み抑制モード)。ここでは、複数フレームを使って徐々に偏光フィルタ707を挿入していきながら、被写体の輝度を取得し、偏光フィルタ707を完全に光路に挿入した場合の被写体の輝度値を推測する。 FIG. 16 is a flowchart showing the flow when switching between the day mode and the reflection suppression mode in the seventh embodiment. First, in S31, shooting in the day mode is started, and in S32, it is determined whether or not the brightness of the subject is equal to or higher than a predetermined eighth threshold value, that is, whether or not there is a glare. When it is determined that the brightness of the subject is equal to or higher than the eighth threshold value, the process proceeds to S33, and the stepwise insertion of the polarization filter 707 is started (reflection suppression mode). Here, the brightness of the subject is acquired while gradually inserting the polarization filter 707 using a plurality of frames, and the brightness value of the subject when the polarization filter 707 is completely inserted in the optical path is estimated.

S34において、推測された輝度が第9の閾値未満と判定された場合はS36に移り、偏光フィルタ707を完全に挿入して、映り込み抑制モードに移行する。ここで、S34において被写体の輝度が第9の閾値未満と判定された後のフレームにおいては偏光フィルタ707の挿入速度を速めてもよい。より偏光フィルタ707の挿入速度が速いほど、映り込みによる認識性の低いフレームを減らすことができる。また、輝度の予測を容易にするために、1フレームあたりの偏光フィルタ707の挿入量(つまり絞り106の開口部に占める偏光フィルタ707の面積変化量)が一定となるように、挿入速度をフレーム毎に調節してもよい。さらに、AEによって絞り106が変動する場合に、フレーム毎の絞り変化による輝度変化と、偏光フィルタ707の挿入による輝度変化が混合されることを防ぐようにしてもよい。具体的には、第3の実施形態と同様に、フレーム毎の絞り106の変化による輝度変化を打ち消す方向へ、偏光フィルタ707のフレーム毎の挿入量を調整する。これによってフレーム毎の輝度変化がリニアになるため、式(1)を使った予測が容易に行えるようになる。 In S34, when it is determined that the estimated brightness is less than the ninth threshold value, the process proceeds to S36, the polarization filter 707 is completely inserted, and the glare suppression mode is entered. Here, the insertion speed of the polarization filter 707 may be increased in the frame after the luminance of the subject is determined to be less than the ninth threshold value in S34. The faster the insertion speed of the polarization filter 707, the more the frames with low recognition due to glare can be reduced. Further, in order to facilitate the prediction of the brightness, the insertion speed is set to the frame so that the insertion amount of the polarization filter 707 per frame (that is, the area change amount of the polarization filter 707 occupying the opening of the diaphragm 106) becomes constant. You may adjust every. Further, when the aperture 106 changes due to AE, it may be possible to prevent the luminance change due to the aperture change for each frame from being mixed with the luminance change due to the insertion of the polarization filter 707. Specifically, as in the third embodiment, the insertion amount of the polarization filter 707 for each frame is adjusted in the direction in which the change in brightness due to the change in the diaphragm 106 for each frame is canceled. As a result, the luminance change for each frame becomes linear, and thus the prediction using the equation (1) can be easily performed.

一方、S34において、偏光フィルタ707を完全に挿入した際の被写体の輝度値が第9の閾値以上であった場合には映り込みは抑制できないと判断してS35に移り、偏光フィルタ707を光路から退避し、デイモード撮影に戻る。次にS37において、現在の被写体の輝度値が第10の閾値以上に変化したかを判定する。第10の閾値以上に被写体の輝度が変化した場合は、光源や被写体の位置関係が変わり、映り込みが抑制可能なものに変化した可能性があると判断し、S33にて偏光フィルタ707の段階的な挿入を開始する。第10の閾値は小さく設定する方が、もし映り込みが抑制可能なものに変わっていた場合により早く偏光フィルタを挿入することができる。逆に、第10の閾値により大きな値を設定する方が、外乱などへの耐性が上がり、偏光フィルタ707を不必要に挿入することが減少し、映像品質が向上する。 On the other hand, in S34, when the brightness value of the subject when the polarization filter 707 is completely inserted is equal to or higher than the ninth threshold value, it is determined that the reflection cannot be suppressed, the process proceeds to S35, and the polarization filter 707 is moved from the optical path. Evacuate and return to day mode shooting. Next, in S37, it is determined whether or not the current brightness value of the subject has changed to the tenth threshold value or more. If the brightness of the subject changes to the tenth threshold or more, it is determined that the positional relationship between the light source and the subject has changed, and it is possible that the glare can be suppressed. Start the automatic insertion. If the tenth threshold value is set to be small, the polarization filter can be inserted more quickly if the reflection is suppressed to a value that can be suppressed. On the contrary, when a larger value is set to the tenth threshold value, resistance to disturbance and the like is increased, unnecessary insertion of the polarization filter 707 is reduced, and image quality is improved.

S36において映り込み抑制モードで撮影中に、被写体の輝度が第11の閾値未満へ変化した場合は(S38でYES)、光源や被写体の位置関係が変わり、映り込みが消失した可能性があると判断し、S39に移る。ここで第11の閾値は、映り込みが発生していない状況において、偏光フィルタ707を挿入して撮影した場合の被写体の輝度と、偏光フィルタ707を抜去して撮影した場合の被写体輝度との間の値に設定するとよい。 If the brightness of the subject changes to less than the eleventh threshold value during shooting in the reflection suppressing mode in S36 (YES in S38), the positional relationship between the light source and the subject may change, and the reflection may have disappeared. The judgment is made, and the process proceeds to S39. Here, the eleventh threshold value is between the luminance of the subject when the image is taken with the polarization filter 707 inserted and the subject luminance when the image is taken with the polarization filter 707 removed in a situation where no reflection occurs. Set to the value of.

S39では偏光フィルタ707を段階的に抜去し、フレーム毎に被写体の輝度を取得する。S40において、偏光フィルタ707を完全に抜去した場合の推定した被写体の輝度値が第8の閾値未満であった場合にはS31に戻り、偏光フィルタ707を完全に抜去してデイモード撮影を行う。一方、S40において、推定した輝度値が第8の閾値以上であった場合にはS36に戻り、偏光フィルタ707を完全に挿入して映り込み抑制モードでの撮影に戻る。 In step S39, the polarization filter 707 is gradually removed, and the brightness of the subject is acquired for each frame. In S40, when the estimated brightness value of the subject when the polarization filter 707 is completely removed is less than the eighth threshold value, the process returns to S31, and the polarization filter 707 is completely removed to perform day mode shooting. On the other hand, in S40, when the estimated brightness value is equal to or higher than the eighth threshold value, the process returns to S36, and the polarization filter 707 is completely inserted to return to the image capturing in the reflection suppressing mode.

上記の通り第7の実施形態によれば、偏光フィルタによって抑制しうる映り込みが発生しているか否かを、偏光フィルタを段階的に挿抜した複数フレームの画像から判断可能であるため、映像品質の劣化を抑えることが可能になる。また、偏光フィルタによって抑制しうる映り込みが存在する場合のみに映り込み抑制モードでの撮影を行い、抑制できない映り込みが発生している場合にはデイモードでの撮影に切り替えて映像品質を向上させることが可能になる。 As described above, according to the seventh embodiment, it is possible to determine whether or not the reflection that can be suppressed by the polarization filter has occurred, from the images of a plurality of frames in which the polarization filter is gradually inserted and removed. It is possible to suppress the deterioration of. In addition, shooting is performed in the reflection suppression mode only when there is reflection that can be suppressed by the polarization filter, and when there is reflection that cannot be suppressed, switch to shooting in day mode to improve image quality. It is possible to

なお、本実施形態の赤外カットフィルタ709を取り除いた場合を考えると、上述した手法が、映り込み抑制モードとナイトモード間の切り替えにも適用できることは明白である。 Considering the case where the infrared cut filter 709 of the present embodiment is removed, it is obvious that the above-described method can be applied to switching between the reflection suppression mode and the night mode.

<第8の実施形態>
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。第8の実施形態では、デイモード、ナイトモード、ハレーション抑制モード、映り込み抑制モードの4つのモードを切り替えることが可能な撮像装置について説明する。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. In the eighth embodiment, an image pickup apparatus capable of switching four modes of a day mode, a night mode, a halation suppression mode, and a reflection suppression mode will be described.

第8の実施形態における撮像装置の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態における撮像装置100と同様であるため、説明を省略する。ただし、第8の実施形態における光学フィルタ107は異なる透過特性を有する複数のフィルタ部分で構成されており、以下の説明では、第1乃至第6の実施形態と区別するために、光学フィルタ107を光学フィルタ807と記す。 The configuration of the image pickup apparatus according to the eighth embodiment is similar to that of the image pickup apparatus 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. However, the optical filter 107 in the eighth embodiment is composed of a plurality of filter portions having different transmission characteristics, and in the following description, the optical filter 107 will be referred to in order to distinguish it from the first to sixth embodiments. It is referred to as an optical filter 807.

次に、図17を用いて、第8の実施形態における光学フィルタ807の構成について説明する。光学フィルタ807は、可視カットフィルタ部分810と、ダミーガラス部分811、赤外カットフィルタ部分812と、偏光フィルタ部分813をつなぎ合わせた構成を有する。ダミーガラス部分811はフィルタがないときの光路差を調整するためのものである。この光学フィルタ807は、フィルタ駆動部104によって図中X方向へ挿抜される。絞り106の開口部に、可視カットフィルタ部分810が完全に重なっている状態から、−X方向へ光学フィルタ807を駆動していくとすると、ハレーション抑制モード、ナイトモード、デイモード、映り込み抑制モードの順で撮影モードが切り替わることになる。 Next, the configuration of the optical filter 807 in the eighth embodiment will be described with reference to FIG. The optical filter 807 has a configuration in which a visible cut filter portion 810, a dummy glass portion 811, an infrared cut filter portion 812, and a polarization filter portion 813 are connected together. The dummy glass portion 811 is for adjusting the optical path difference when there is no filter. The optical filter 807 is inserted and removed in the X direction in the figure by the filter driving unit 104. When the optical filter 807 is driven in the −X direction from the state where the visible cut filter portion 810 completely overlaps the opening of the diaphragm 106, the halation suppression mode, the night mode, the day mode, and the reflection suppression mode. The shooting mode will change in the order of.

可視カットフィルタ部分810とダミーガラス部分811の切り替え、つまりハレーション抑制モードとナイトモード間の切り替えにおいては、上述した第5の実施形態で説明した手法を用いることができる。これにより、ハレーションを抑制しながらも、ヘッドライトが消灯したことを検知してナイトモードに切り替えることが可能となる。 For switching between the visible cut filter portion 810 and the dummy glass portion 811, that is, for switching between the halation suppression mode and the night mode, the method described in the fifth embodiment can be used. This makes it possible to detect that the headlight is off and switch to the night mode while suppressing halation.

また、ダミーガラス部分811と赤外カットフィルタ部分812の切り替え、つまりナイトモードとデイモード間の切り替えにおいては、第1の実施形態で説明した手法が適用できる。これにより、低い照度からでもデイモードへの切り替えをハンチングなく実施することが可能になる。 Moreover, the method described in the first embodiment can be applied to the switching between the dummy glass portion 811 and the infrared cut filter portion 812, that is, the switching between the night mode and the day mode. This makes it possible to switch to the day mode even from low illuminance without hunting.

更に、赤外カットフィルタ部分812と偏光フィルタ部分813の切り替え、つまりデイモードと映り込み抑制モード間の切り替えにおいては、第7の実施形態の手法を用いて制御することで、映像品質を向上することが可能となる。 Furthermore, the switching of the infrared cut filter portion 812 and the polarization filter portion 813, that is, the switching between the day mode and the reflection suppression mode is controlled by using the method of the seventh embodiment, thereby improving the image quality. It becomes possible.

図17のフィルタ構成では、ハレーション抑制モードからデイモードへの遷移、ナイトモードから映り込み抑制モードへの遷移、ハレーション抑制モードと映り込み抑制モード間の遷移が行えない。これらの撮影モードの切り替えを行いたい場合は、可視カットフィルタ部分810から偏光フィルタ部分813のフィルタの並び順を変更すればよい。 In the filter configuration of FIG. 17, the transition from the halation suppression mode to the day mode, the transition from the night mode to the reflection suppression mode, and the transition between the halation suppression mode and the reflection suppression mode cannot be performed. When it is desired to switch between these shooting modes, the order of the filters from the visible cut filter portion 810 to the polarization filter portion 813 may be changed.

上記の通り第8の実施形態によれば、低い照度においてもナイトモードからデイモードへの移行をハンチングなく行える。更にヘッドライトの消灯に合わせて、ハレーション抑制モードからナイトモードへの移行を行うことも可能となる。更に、偏光フィルタが効果的な場合のみに映り込み抑制モードへ適切に移行できる。このため、被写体の様々な状況に応じて最適な撮影モードに切り替えることが可能となる。 As described above, according to the eighth embodiment, the transition from the night mode to the day mode can be performed without hunting even at low illuminance. Further, it is possible to shift from the halation suppression mode to the night mode in accordance with the turning off of the headlight. Further, only when the polarizing filter is effective, it is possible to appropriately shift to the reflection suppressing mode. Therefore, it is possible to switch to the optimum shooting mode according to various situations of the subject.

<第9の実施形態>
次に、本発明の第9の実施形態について説明する。第9の実施形態では、デイモード、ナイトモード、ハレーション抑制モード、映り込み抑制モードの4つのモードを切り替えることが可能な撮像装置の別の例について説明する。
<Ninth Embodiment>
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. In the ninth embodiment, another example of an image pickup apparatus capable of switching four modes of a day mode, a night mode, a halation suppression mode, and a reflection suppression mode will be described.

第9の実施形態における撮像装置100の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態における撮像装置100と同様であるため、説明を省略する。ただし、第9の実施形態における光学フィルタ107は異なる透過特性を有する複数のフィルタで構成されており、以下の説明では、第1乃至第6の実施形態、及び第7の実施形態と区別するために、光学フィルタ107を光学フィルタ907と記す。 The configuration of the image capturing apparatus 100 according to the ninth embodiment is similar to that of the image capturing apparatus 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. However, the optical filter 107 in the ninth embodiment is composed of a plurality of filters having different transmission characteristics, and in the following description, in order to distinguish it from the first to sixth embodiments and the seventh embodiment. The optical filter 107 is referred to as an optical filter 907.

次に、図18を用いて、第9の実施形態における光学フィルタ907の構成について説明する。第9の実施形態における光学フィルタ907は、ターレットフィルタであって、可視カットフィルタ部分910と、ダミーガラス部分911、赤外カットフィルタ部分912と、偏光フィルタ部分913とを有する。光学フィルタ907は、フィルタ駆動部104によって図中の矢印方向に回転されて、デイモード、ナイトモード、ハレーション抑制モード、映り込み抑制モードの4つのモードを切り替えることができる。第8の実施形態と比べて、ハレーション抑制モードと映り込み抑制モード間の切り替えが更に可能になっている。 Next, the configuration of the optical filter 907 in the ninth embodiment will be described with reference to FIG. The optical filter 907 in the ninth embodiment is a turret filter and has a visible cut filter portion 910, a dummy glass portion 911, an infrared cut filter portion 912, and a polarization filter portion 913. The optical filter 907 can be rotated in the direction of the arrow in the figure by the filter driving unit 104 to switch between four modes of day mode, night mode, halation suppression mode, and reflection suppression mode. Compared to the eighth embodiment, it is possible to switch between the halation suppression mode and the reflection suppression mode.

可視カットフィルタ部分910とダミーガラス部分911の切り替え、つまりハレーション抑制モードとナイトモード間の切り替えにおいては、第5の実施形態の手法を適用することができる。これにより、ハレーションを抑制しながらも、ヘッドライトが消灯したことを検知してナイトモードに切り替えることが可能となる。 The method of the fifth embodiment can be applied to the switching of the visible cut filter portion 910 and the dummy glass portion 911, that is, the switching between the halation suppression mode and the night mode. This makes it possible to detect that the headlight is off and switch to the night mode while suppressing halation.

また、ダミーガラス部分911と赤外カットフィルタ部分912の切り替え、つまりナイトモードとデイモード間の切り替えにおいては、第1の実施形態の手法が適用できる。これにより、低い照度からでもデイモードへの切り替えをハンチングなく実施することが可能になる。 Further, the method of the first embodiment can be applied to the switching between the dummy glass portion 911 and the infrared cut filter portion 912, that is, the switching between the night mode and the day mode. This makes it possible to switch to the day mode even from low illuminance without hunting.

更に、赤外カットフィルタ部分912と偏光フィルタ部分913の切り替え、つまりデイモードと映り込み抑制モード間の切り替えにおいては、第7の実施形態の手法を用いて制御することで、映像品質を向上することが可能となる。 Further, the switching of the infrared cut filter portion 912 and the polarization filter portion 913, that is, the switching between the day mode and the reflection suppression mode is controlled by using the method of the seventh embodiment, thereby improving the image quality. It becomes possible.

更に、偏光フィルタ部分913と可視カットフィルタ部分910の切り替え、つまり映り込み抑制モードとハレーション抑制モード間の切り替えにおいては、第7の実施形態における赤外カットフィルタを可視カットフィルタに置き換えれば、同様の手法を適用できる。 Further, in switching between the polarization filter portion 913 and the visible cut filter portion 910, that is, in switching between the reflection suppression mode and the halation suppression mode, the same operation can be performed by replacing the infrared cut filter in the seventh embodiment with the visible cut filter. The method can be applied.

上記の通り第9の実施形態によれば、第8の実施形態と同様の効果に加えて、第8の実施形態と同じ種類のフィルタを用いて、切り替え可能な撮影モードを1つ増やすことができる。 As described above, according to the ninth embodiment, in addition to the effect similar to that of the eighth embodiment, the number of switchable shooting modes can be increased by one by using the same type of filter as that of the eighth embodiment. it can.

<第10の実施形態>
次に、本発明の第10の実施形態について説明する。第10の実施形態では、デイモード、ナイトモード、ハレーション抑制モード、映り込み抑制モードの4つのモードを切り替えることが可能な撮像装置の更に別の例について説明する。
<Tenth Embodiment>
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. In the tenth embodiment, still another example of an image pickup apparatus capable of switching four modes of a day mode, a night mode, a halation suppression mode, and a reflection suppression mode will be described.

第10の実施形態における撮像装置1000の概略構成を図19に示す。図19に示す撮像装置1000は、図1に示す撮像装置100と比較して、結像光学系1001に、光学フィルタ1009及び1010が追加され、光学フィルタ1009と1010を駆動するためのフィルタ駆動部1011と1012がそれぞれ追加されている。それ以外の構成は図1と同様であるため、同じ参照番号を付して説明を省略する。 FIG. 19 shows a schematic configuration of the image pickup apparatus 1000 according to the tenth embodiment. The image pickup apparatus 1000 shown in FIG. 19 is different from the image pickup apparatus 100 shown in FIG. 1 in that optical filters 1009 and 1010 are added to the imaging optical system 1001, and a filter driving unit for driving the optical filters 1009 and 1010. 1011 and 1012 are added respectively. Since the other configurations are the same as those in FIG.

フィルタ駆動部104,1011,1012は制御部103によって制御され、図中の矢印方向(X方向)に光学フィルタ107,1009,1010をそれぞれ個別に駆動する。ここでは、光学フィルタ107を赤外カットフィルタ、光学フィルタ1009を可視カットフィルタ、光学フィルタ1010を偏光フィルタとし、以下、それぞれ赤外カットフィルタ107、可視カットフィルタ1009、偏光フィルタ1010とも呼ぶ。これらのフィルタは、図中Z方向に位置をずらして設置されている。図19では絞り106よりレンズ108側に設置されているが、絞り106よりもレンズ105側に設置してもよい。また、光学フィルタ107,1009,1010のいずれかを絞り106を挟んで反対側に設置してもよい。また、それぞれのフィルタに光路差調整用のダミーガラスをさらに備えてもよい。いずれにしても、赤外カットフィルタ107と可視カットフィルタ1009と偏光フィルタ1010は、レンズ105とレンズ108の間を伝搬する光束の径が最も小さくなっている位置の近傍に置くことが望ましい。 The filter driving units 104, 1011 and 1012 are controlled by the control unit 103, and individually drive the optical filters 107, 1009 and 1010 in the arrow direction (X direction) in the figure. Here, the optical filter 107 is an infrared cut filter, the optical filter 1009 is a visible cut filter, and the optical filter 1010 is a polarization filter. Hereinafter, they are also referred to as an infrared cut filter 107, a visible cut filter 1009, and a polarization filter 1010, respectively. These filters are installed by shifting their positions in the Z direction in the figure. Although it is installed on the lens 108 side of the diaphragm 106 in FIG. 19, it may be installed on the lens 105 side of the diaphragm 106. Further, any one of the optical filters 107, 1009, and 1010 may be installed on the opposite side with the diaphragm 106 interposed therebetween. Further, each filter may further include a dummy glass for adjusting the optical path difference. In any case, it is desirable to place the infrared cut filter 107, the visible cut filter 1009, and the polarization filter 1010 near the position where the diameter of the light beam propagating between the lenses 105 and 108 is the smallest.

次に、図20を用いて、撮影モード毎の光学フィルタ107,1009,1010と絞り106との位置関係について説明する。図20には4つの撮影モードに相当する光学フィルタ107,1009,1010の位置関係を状態(a)から状態(d)で表している。状態(a)は、どの光学フィルタ107,1009,1010も光路から退避しており、ナイトモードを表している。状態(b)は、赤外カットフィルタ107が光路に挿入されているため、デイモードを表している。状態(c)は可視カットフィルタ1009が光路に挿入されており、ハレーション抑制モードを表している。状態(d)は赤外カットフィルタ107と偏光フィルタ1010が光路に挿入されており、映り込みが抑制モード(カラー撮影)を表している。 Next, the positional relationship between the optical filters 107, 1009, 1010 and the diaphragm 106 for each shooting mode will be described with reference to FIG. In FIG. 20, the positional relationships of the optical filters 107, 1009, and 1010 corresponding to the four shooting modes are shown from state (a) to state (d). In the state (a), all the optical filters 107, 1009, and 1010 are retracted from the optical path, and represent the night mode. The state (b) represents the day mode because the infrared cut filter 107 is inserted in the optical path. The state (c) shows the halation suppression mode in which the visible cut filter 1009 is inserted in the optical path. In the state (d), the infrared cut filter 107 and the polarization filter 1010 are inserted in the optical path, and the reflection is in the suppression mode (color photographing).

状態(a)と状態(b)の切り替え、つまりナイトモードとデイモードの切り替えについては第1の実施形態の手法を適用できる。状態(a)と状態(c)の切り替え、つまりナイトモードとハレーション抑制モードの切り替えは、第5の実施形態の手法を適用できる。状態(b)と状態(d)の切り替え、つまりデイモードと映り込みが抑制モードの切り替えについては、第7の実施形態の手法が適用できる。 The method of the first embodiment can be applied to the switching between the state (a) and the state (b), that is, the switching between the night mode and the day mode. The method of the fifth embodiment can be applied to the switching between the state (a) and the state (c), that is, the switching between the night mode and the halation suppression mode. The method of the seventh embodiment can be applied to the switching between the state (b) and the state (d), that is, the switching between the day mode and the reflection suppression mode.

上記の通り第10の実施形態によれば、低い照度においてもナイトモードからデイモードへの移行をハンチングなく行うことができる。更にヘッドライトの消灯に合わせて、ハレーション抑制モードからデイモードないしナイトモードへの移行を行うことも可能となる。このため、被写体の状況に応じて最適な撮影モードに切り替えることが可能となる。更に、偏光フィルタが効果的な場合のみに映り込み抑制モードへ適切に移行できる。また、フィルタを並列に配置し個別挿抜しているため、フィルタの退避スペースを第7の実施形態に比べて小さくすることが可能であり、その結果撮像装置のサイズを小さくできるというメリットがある。 As described above, according to the tenth embodiment, the transition from the night mode to the day mode can be performed without hunting even at low illuminance. Further, it is possible to shift from the halation suppression mode to the day mode or the night mode in accordance with the turning off of the headlight. Therefore, it is possible to switch to the optimum shooting mode according to the situation of the subject. Further, only when the polarizing filter is effective, it is possible to appropriately shift to the reflection suppressing mode. Further, since the filters are arranged in parallel and are individually inserted/extracted, the evacuation space of the filters can be made smaller than that of the seventh embodiment, and as a result, the size of the image pickup apparatus can be made smaller.

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。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.

例えば、上述した第1乃至第10の実施形態では、撮像装置内の制御部が、フィルタ駆動部を制御する構成としたが、外部の制御装置から、例えばネットワークや、有線・無線通信等を介して、撮像装置を制御する構成としても良い。 For example, in the above-described first to tenth embodiments, the control unit in the image pickup apparatus is configured to control the filter drive unit, but from an external control apparatus, for example, via a network, wired/wireless communication, or the like. Thus, the image pickup apparatus may be controlled.

<他の実施形態>
また、本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
<Other Embodiments>
The present invention also supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus execute the program. It can also be realized by a process of reading and executing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

100,700,1000:撮像装置、101,701,1001:結像光学系、102:撮像素子、103:制御部、104,1011,1012:フィルタ駆動部
105,108:レンズ、106:絞り、107,607,707,709,807,907,1009,1010:光学フィルタ、610,810,910:可視カットフィルタ部分、811,911:ダミーガラス部分、611,812,912:赤外カットフィルタ部分、813,913:偏光フィルタ部分
100, 700, 1000: image pickup device, 101, 701, 1001: image forming optical system, 102: image pickup element, 103: control unit, 104, 1011, 1012: filter drive unit 105, 108: lens, 106: diaphragm, 107 , 607, 707, 709, 807, 907, 1009, 1010: optical filter, 610, 810, 910: visible cut filter portion, 811, 911: dummy glass portion, 611, 812, 912: infrared cut filter portion, 813 , 913: Polarizing filter part

Claims (18)

光学フィルタを含む結像光学系を介して入射する光を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、前記光学フィルタの位置を変更するための駆動手段と、を有する撮像装置を制御する制御装置であって、
前記光学フィルタを、前記結像光学系の開口部に段階的に挿入するように前記駆動手段を制御し、前記光学フィルタを段階的に挿入しながら前記撮像素子により得られる画像の輝度に基づいて前記光学フィルタの位置を決定し、前記光学フィルタの位置が前記決定した位置となるように前記駆動手段を制御する制御手段を有することを特徴とする制御装置。
Control for controlling an image pickup apparatus having an image pickup device for photoelectrically converting light incident through an image forming optical system including an optical filter to output an image signal, and a driving unit for changing the position of the optical filter. A device,
Based on the brightness of the image obtained by the image sensor while controlling the drive means so as to insert the optical filter stepwise into the opening of the imaging optical system while inserting the optical filter stepwise. A control device comprising: a control unit that determines a position of the optical filter and controls the drive unit so that the position of the optical filter becomes the determined position.
前記光学フィルタは、赤外光をカットする第1のフィルタを含み、
前記制御手段は、前記画像の輝度が予め決められた第1の閾値以上の場合に、前記第1のフィルタの前記開口部への段階的な挿入を開始し、前記第1のフィルタを前記開口部に段階的に挿入しながら前記撮像素子により得られる画像の輝度と、更に、前記開口部の面積に対して前記第1のフィルタが占める割合と、に基づいて、前記第1のフィルタを前記開口部に完全に挿入した場合の画像の輝度を推定し、当該推定した輝度値が予め決められた第2の閾値以上の場合に、前記第1のフィルタを前記開口部に完全に挿入し、前記第2の閾値未満の場合に、前記第1のフィルタを前記開口部から完全に抜去するように制御することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
The optical filter includes a first filter that cuts infrared light,
The control means starts stepwise insertion of the first filter into the opening when the brightness of the image is equal to or higher than a predetermined first threshold value, and opens the first filter through the opening. The first filter based on the brightness of the image obtained by the image pickup device while being gradually inserted into the part, and the ratio of the first filter to the area of the opening. Estimating the brightness of the image when completely inserted into the opening, when the estimated brightness value is greater than or equal to a predetermined second threshold value, the first filter is completely inserted into the opening, The control device according to claim 1, wherein when it is less than the second threshold value, the first filter is controlled so as to be completely removed from the opening.
前記光学フィルタは、可視光をカットする第2のフィルタを含み、
前記制御手段は、前記画像の輝度が予め決められた第3の閾値以上の場合に、前記第2のフィルタの前記開口部への段階的な挿入を開始し、前記第2のフィルタを前記開口部に段階的に挿入しながら前記撮像素子により得られる画像の輝度に基づいて、当該輝度が前記第3の閾値よりも小さい予め決められた第4の閾値より小さい値に変化する際の前記光学フィルタの位置を、前記光学フィルタの位置として決定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
The optical filter includes a second filter that cuts visible light,
The control means starts stepwise insertion of the second filter into the opening when the brightness of the image is equal to or higher than a predetermined third threshold value, and opens the second filter by the opening. Based on the brightness of the image obtained by the image pickup device while being gradually inserted into the part, the brightness when the brightness changes to a value smaller than a predetermined fourth threshold value smaller than the third threshold value. The control device according to claim 1, wherein the position of the filter is determined as the position of the optical filter.
前記制御手段は、前記第2のフィルタを前記開口部に段階的に挿入しながら前記撮像素子により得られる画像の輝度と、更に、前記開口部の面積に対して前記第2のフィルタが占める割合と、に基づいて、前記画像の輝度が前記第4の閾値より小さい値に変化する際の前記第2のフィルタの位置を推定し、当該推定した位置を前記光学フィルタの位置として決定することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。 The control unit controls the brightness of an image obtained by the image pickup device while inserting the second filter into the opening stepwise, and further, the ratio of the second filter to the area of the opening section. And estimating the position of the second filter when the brightness of the image changes to a value smaller than the fourth threshold value, and determining the estimated position as the position of the optical filter. The control device according to claim 3, wherein the control device is a control device. 前記制御手段は、前記第2のフィルタが前記決定した位置に挿入された状態で前記撮像素子により得られる画像の輝度が、予め決められた第5の閾値未満に変化した場合に、前記第2のフィルタを前記開口部から完全に抜去するように制御することを特徴とする請求項3または4に記載の制御装置。 When the brightness of the image obtained by the image sensor changes to less than a predetermined fifth threshold value with the second filter inserted in the determined position, the control means changes the second The control device according to claim 3 or 4, wherein the filter is controlled so as to be completely removed from the opening. 前記光学フィルタは、偏光フィルタである第3のフィルタを含み、
前記制御手段は、前記画像の輝度が予め決められた第6の閾値以上の場合に、前記第3のフィルタの前記開口部への段階的な挿入を開始し、前記第3のフィルタを前記開口部に段階的に挿入しながら前記撮像素子により得られる画像の輝度と、更に、前記開口部の面積に対して前記第3のフィルタが占める割合と、に基づいて、前記第3のフィルタを前記開口部に完全に挿入した場合の画像の輝度を推定し、当該推定した輝度値が予め決められた第7の閾値未満の場合に、前記第3のフィルタを前記開口部に完全に挿入し、前記第7の閾値以上の場合に、前記第3のフィルタを前記開口部から完全に抜去するように制御することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
The optical filter includes a third filter which is a polarization filter,
The control means starts stepwise insertion of the third filter into the opening when the brightness of the image is equal to or higher than a predetermined sixth threshold value, and opens the third filter by the opening. The third filter based on the brightness of the image obtained by the image pickup device while being gradually inserted into the part and the ratio of the third filter to the area of the opening. Estimating the brightness of the image when completely inserted into the opening, when the estimated brightness value is less than a predetermined seventh threshold value, the third filter is completely inserted into the opening, The control device according to claim 1, wherein when the value is equal to or more than the seventh threshold value, the third filter is controlled so as to be completely removed from the opening.
前記制御手段は、前記第3のフィルタが前記開口部に完全に挿入された状態で前記撮像素子により得られる画像の輝度が、予め決められた第8の閾値未満の場合に、前記第3のフィルタの前記開口部からの段階的な抜去を開始し、前記第3のフィルタを前記開口部から段階的に抜去しながら前記撮像素子により得られる画像の輝度と、前記開口部の面積に対して前記第3のフィルタが占める割合と、に基づいて、前記第3のフィルタを前記開口部から完全に抜去した場合の画像の輝度を推定し、当該推定した輝度値が予め決められた第9の閾値未満の場合に、前記第3のフィルタを前記開口部から完全に抜去し、前記第9の閾値以上の場合に、前記第3のフィルタを前記開口部に完全に挿入するように制御することを特徴とする請求項6に記載の制御装置。 When the brightness of the image obtained by the image pickup device with the third filter completely inserted in the opening is less than a predetermined eighth threshold value, the control means sets the third threshold value. The stepwise removal of the filter from the opening is started, and with respect to the brightness of the image obtained by the image sensor and the area of the opening while removing the third filter stepwise from the opening. Based on the ratio occupied by the third filter, the brightness of the image when the third filter is completely removed from the opening is estimated, and the estimated brightness value is set to a predetermined ninth value. When the value is less than a threshold value, the third filter is completely removed from the opening, and when the value is equal to or higher than the ninth threshold value, the third filter is controlled to be completely inserted into the opening. The control device according to claim 6, wherein: 前記制御手段は、更に、前記光学フィルタを前記開口部に段階的に挿入しながら得られる画像の輝度を一定に保つように、前記撮像装置の露出を制御することを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載の制御装置。 The control unit further controls the exposure of the imaging device so that the brightness of an image obtained by inserting the optical filter into the opening stepwise is kept constant. 7. The control device according to any one of 7. 前記制御手段は、前記露出の制御により前記開口部の面積が変化した場合に、前記画像の輝度を一定に保つように前記光学フィルタの位置を制御することを特徴とする請求項8に記載の制御装置。 The control unit controls the position of the optical filter so as to keep the brightness of the image constant when the area of the opening changes due to the control of the exposure. Control device. 前記光学フィルタは、赤外光をカットする第1のフィルタを含み、
前記制御手段は、前記画像の輝度が予め決められた第1の閾値以上の場合に、前記第1のフィルタを前記開口部に段階的に挿入した画像の撮影と、前記第1のフィルタを前記開口部から完全に抜去した画像の撮影とを交互に行うように制御し、前記第1のフィルタを前記開口部に段階的に挿入しながら前記撮像素子により得られる画像の輝度と、更に、前記開口部の面積に対して前記第1のフィルタが占める割合と、に基づいて、前記第1のフィルタを前記開口部に完全に挿入した場合の画像の輝度を推定し、当該推定した輝度値が予め決められた第2の閾値以上の場合に、前記第1のフィルタを前記開口部に完全に挿入し、前記第2の閾値未満の場合に、前記第1のフィルタを前記開口部から完全に抜去するように制御し、
前記第1のフィルタを前記開口部に段階的に挿入して撮影した画像と、その前または後に前記第1のフィルタを前記開口部から完全に抜去して撮影した画像とを合成することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
The optical filter includes a first filter that cuts infrared light,
When the brightness of the image is greater than or equal to a predetermined first threshold value, the control unit captures an image in which the first filter is inserted stepwise into the opening, and sets the first filter to the The brightness of the image obtained by the image pickup device is controlled while alternately controlling the photographing of the image completely removed from the opening, and the first filter is gradually inserted into the opening, and further, Based on the ratio of the first filter to the area of the opening, and the brightness of the image when the first filter is completely inserted in the opening, the estimated brightness value is The first filter is completely inserted into the opening when it is equal to or more than a predetermined second threshold, and the first filter is completely inserted from the opening when it is less than the second threshold. Control to remove
An image captured by inserting the first filter into the opening stepwise, and an image captured before or after the first filter is completely removed from the opening. The control device according to claim 1.
前記光学フィルタは、更に、赤外光をカットする第1のフィルタを含み、
前記第1のフィルタ及び前記第2のフィルタの少なくともいずれか一方が、前記開口部に挿入されていることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の制御装置。
The optical filter further includes a first filter that cuts infrared light,
At least one of said 1st filter and said 2nd filter is inserted in the said opening part, The control apparatus in any one of Claim 3 thru|or 5 characterized by the above-mentioned.
前記光学フィルタは、赤外光をカットする第1のフィルタと、可視光をカットする第2のフィルタと、偏光フィルタである第3のフィルタとが、第1の方向に並べられた構成を有し、
前記駆動手段は、前記第1の方向に前記光学フィルタの位置を変更することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の制御装置。
The optical filter has a configuration in which a first filter that cuts infrared light, a second filter that cuts visible light, and a third filter that is a polarization filter are arranged in a first direction. Then
The control device according to any one of claims 1 to 11, wherein the driving unit changes the position of the optical filter in the first direction.
前記光学フィルタは、赤外光をカットする第1のフィルタと、可視光をカットする第2のフィルタと、偏光フィルタである第3のフィルタとを有するターレットフィルタであって、
前記駆動手段は、前記光学フィルタを回転させることにより位置を変更することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の制御装置。
The optical filter is a turret filter having a first filter that cuts infrared light, a second filter that cuts visible light, and a third filter that is a polarization filter,
The control device according to any one of claims 1 to 11, wherein the driving unit changes a position by rotating the optical filter.
前記光学フィルタは、赤外光をカットする第1のフィルタと、可視光をカットする第2のフィルタと、偏光フィルタである第3のフィルタを含む複数のフィルタから成ることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の制御装置。 The optical filter comprises a plurality of filters including a first filter that cuts infrared light, a second filter that cuts visible light, and a third filter that is a polarization filter. The control device according to any one of 1 to 11. 光学フィルタを含む結像光学系を介して入射する光を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、
前記光学フィルタの位置を変更するための駆動手段と、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の制御装置と
を有することを特徴とする撮像装置。
An image sensor that photoelectrically converts light incident through an imaging optical system including an optical filter to output an image signal,
Drive means for changing the position of the optical filter,
An image pickup apparatus comprising: the control device according to claim 1.
光学フィルタを含む結像光学系を介して入射する光を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、前記光学フィルタの位置を変更するための駆動手段と、を有する撮像装置の制御方法であって、
制御手段が、前記光学フィルタを、前記結像光学系の開口部に段階的に挿入するように前記駆動手段を制御する工程と、
前記制御手段が、前記光学フィルタを段階的に挿入しながら前記撮像素子により得られる画像の輝度に基づいて前記光学フィルタの位置を決定する工程と、
前記制御手段が、前記光学フィルタの位置が前記決定した位置となるように前記駆動手段を制御する工程と
を有することを特徴とする制御方法。
A method for controlling an image pickup apparatus, comprising: an image pickup element that photoelectrically converts light incident through an image forming optical system including an optical filter to output an image signal; and a driving unit that changes a position of the optical filter. There
Control means controls the driving means so as to insert the optical filter stepwise into the opening of the imaging optical system;
A step in which the control means determines the position of the optical filter based on the brightness of an image obtained by the image sensor while inserting the optical filter stepwise;
The control means controls the driving means so that the position of the optical filter becomes the determined position.
コンピュータに、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の制御装置の各手段として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as each unit of the control device according to any one of claims 1 to 14. 請求項17に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。 A computer-readable storage medium storing the program according to claim 17.
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CN114019745A (en) * 2021-11-10 2022-02-08 安徽科技学院 Imaging shooting system and method capable of filtering strong light or polarized light

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113156638A (en) * 2021-02-26 2021-07-23 南昌欧菲光电技术有限公司 Circuit control method and device, camera module, terminal equipment and storage medium
CN114019745A (en) * 2021-11-10 2022-02-08 安徽科技学院 Imaging shooting system and method capable of filtering strong light or polarized light
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