JP7438377B2 - 撮像制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

撮像制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本開示の技術は、撮像制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラムに関する。
特許文献1には、撮影範囲の一部が重複するように配置され、各々が固体撮像素子を有する複数の撮像部を有する第1の撮像手段と、固体撮像素子を有し、第1の撮像手段の撮影範囲の一部を撮影して詳細画像を生成する第2の撮像手段と、複数の撮像部で撮影した画像を合成して広角画像を生成する合成処理手段と、合成処理手段により合成された広角画像を外部に転送する転送手段と、第1の撮像手段における複数の撮像部の固体撮像素子に設定可能な最大の電荷蓄積時間を、第2の撮像手段における固体撮像素子に設定可能な最大の電荷蓄積時間よりも大きくなるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置が開示されている。
特許文献2には、オートフォーカス用補助光発光機能を持つ閃光装置を使用するビデオカメラが開示されている。特許文献2に記載のビデオカメラは、フォーカスがオートフォーカスの設定かマニュアルの設定かを切り替える切替手段と、被写体の明るさを測定する測光手段と、を備え、フォーカスの設定がマニュアルに切り替えられている場合でかつ被写体の明るさが所定値以下のときで静止画記録が開始されたときに閃光装置によりオートフォーカス用補助光を発光させることを特徴とする。
特許文献3には、移動体に搭乗する搭乗者の顔を撮影する撮像部にて撮像される顔画像を用いて搭乗者の視線及び顔の少なくとも一方の方向を検出する方向検出装置が開示されている。特許文献3に記載の方向検出装置は、搭乗者の周囲の明るさを示す測光量の情報を取得する測光量取得部と、測光量に基づき、撮像部にて用いられる露出値を設定し、撮像部における露出を制御する露出設定部と、顔画像から方向が検出できないエラーの状態を検知するエラー検知部と、エラーの発生を、測光量及び露出量と関連付けて記録し、記録したエラーの発生率に基づいて、測光量に対し設定可能な露出値の許可範囲を学習する設定学習部と、を備える。露出設定部は、測光量取得部にて取得された測光量に対し、設定学習部にて設定された許可範囲内の露出値を設定する。
特開2019-125979号公報 特開平11-234548号公報 特開2018-148423号公報
本発明の一つの実施形態は、被写体の明るさとは無関係に、使用するフィルタを切り替えたりイメージセンサの感度を制御したりする場合に比べ、高画質の撮像画像を得ることができる撮像制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラムを提供する。
本開示の技術に係る第1の態様は、複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタを切替可能な切替機構と、使用フィルタを透過した光を受光するイメージセンサとを用いて被写体を撮像する撮像装置の動作を制御する撮像制御装置であって、プロセッサと、プロセッサに接続又は内蔵されたメモリと、を備え、プロセッサが、撮像装置によって撮像される被写体の明るさに基づく評価値に応じて切替機構の動作の制御とイメージセンサの感度の制御とを行う撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第2の態様は、複数のフィルタが、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させる第1の態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第3の態様は、プロセッサが、動作の制御と感度の制御とを、定められた優先順位に従って行う第1の態様又は第2の態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第4の態様は、プロセッサが、評価値が第1閾値以上の場合に、感度が第1既定条件を満足するまで感度の制御を動作の制御よりも優先して行う第1の態様から第3の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第5の態様は、複数のフィルタが、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させ、プロセッサが、感度が第1基準感度を超えた場合に、動作を制御することで、切替機構に対して、波長帯域幅を広くする順番で使用フィルタを切り替えさせる第4の態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第6の態様は、複数のフィルタが、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させ、プロセッサが、評価値が第2閾値未満の場合に、感度を制御するよりも先に、動作を制御することで、切替機構に対して、波長帯域幅を広くする順番で使用フィルタを切り替えさせる第1の態様から第5の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第7の態様は、プロセッサが、複数のフィルタのうちの最も広い波長帯域幅に対応するフィルタが使用フィルタとして切り替えられたことを条件に、感度が第2既定条件を満足するまで感度の制御を行う第6の態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第8の態様は、複数のフィルタが、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させ、感度が、変更可能であり、プロセッサが、感度を高める制御を行い、感度が既定レベル以上に高められる前に、動作を制御することで、切替機構に対して、波長帯域幅を広くする順番で使用フィルタを切り替えさせる第1の態様から第7の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第9の態様は、複数のフィルタが、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させ、プロセッサが、評価値の低下に伴って、感度を高める制御を行い、かつ、動作を制御することで、切替機構に対して、波長帯域幅を広くする順番で使用フィルタを切り替えさせる第1の態様から第8の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第10の態様は、感度が、イメージセンサによって被写体が撮像されることで得られた撮像画像に関する信号増幅量に基づいており、プロセッサが、イメージセンサの変換効率を制御することで信号増幅量を調整する第1の態様から第9の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第11の態様は、プロセッサが、変換効率を高めることで信号増幅量を大きくする第10の態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第12の態様は、プロセッサが、更に、撮像画像を処理する回路のゲインを上げることで信号増幅量を大きくする第10の態様又は第11の態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第13の態様は、信号増幅量が、変換効率とゲインとの和に対応する第12の態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第14の態様は、プロセッサが、変換効率が上限に到達し、かつ、複数のフィルタのうちの最も広い波長帯域幅に対応するフィルタが使用フィルタとして切り替えられたことを条件に、ゲインのみで信号増幅量を大きくする第12の態様又は第13の態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第15の態様は、プロセッサが、フィルタに代えて透光性プレートが光路に挿入された状態で、ゲインのみで信号増幅量を大きくし、透光性プレートが、複数のフィルタと同一の光路長を有するプレートである第12の態様から第14の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第16の態様は、複数のフィルタが、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させ、異なる波長帯域幅は、赤外波長帯域内の波長帯域幅である第1の態様から第15の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第17の態様は、異なる波長帯域幅の各々が、1550ナノメートルを中心とした波長帯域幅である第16の態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第18の態様は、撮像装置が、ズームレンズを有し、プロセッサが、ズームレンズの移動の影響を受ける画像処理として予め定められた第1画像処理をズームレンズの移動中に実行しない第1の態様から第17の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第19の態様は、プロセッサが、感度の制御の影響を受ける画像処理として予め定められた第2画像処理が撮像装置によって撮像されることで得られた画像に対して与える影響の度合いを示すパラメータを、感度の制御状態に応じて変更する第1の態様から第18の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置である。
本開示の技術に係る第20の態様は、第1の態様から第19の態様の何れか1つの態様に係る撮像制御装置と、イメージセンサと、を備える撮像装置である。
本開示の技術に係る第21の態様は、複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタを切替可能な切替機構と、使用フィルタを透過した光を受光するイメージセンサとを用いて被写体を撮像する撮像装置の動作を制御する制御方法であって、撮像装置によって撮像される被写体の明るさに基づく評価値に応じて切替機構の動作の制御とイメージセンサの感度の制御とを行うことを含む制御方法である。
本開示の技術に係る第22の態様は、複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタを切替可能な切替機構と、使用フィルタを透過した光を受光するイメージセンサとを用いて被写体を撮像する撮像装置の動作を制御する撮像制御装置に対して適用されるコンピュータに、撮像装置によって撮像される被写体の明るさに基づく評価値に応じて切替機構の動作の制御とイメージセンサの感度の制御とを行うことを含む処理を実行させるためのプログラムである。
撮像装置、近距離被写体、及び遠距離被写体の相互間の位置関係の一例を示す概略斜視図である。 遠距離被写体で反射して大気中を撮像装置に向かって進行する可視光及び近赤外光に対して散乱物質が及ぼす影響の一例を模式的に示した概念図である。 撮像装置の構成の一例を示す概略構成図である。 フィルタユニットの構成の一例を示す概略斜視図である。 イメージセンサの構成の一例を示す概略構成図である。 撮像装置の電気系のハードウェア構成の一例を示す概略構成図である。 UI系装置の構成の一例を示すブロック図である。 CPUの機能の一例を示す機能ブロック図である。 フィルタユニットの動作が制御される場合の処理内容の一例を示す概念図である。 イメージセンサの感度が制御される場合の処理内容の一例を示す概念図である。 イメージセンサの感度が制御される場合の撮像領域の明るさと信号増幅量との相関の一例を示すグラフである。 撮像支援処理の概要の説明に供する概念図である。 優先順位の決め方、及び決められた優先順位に従って制御部によって実行される処理の一例を示す概念図である。 遠距離撮像支援処理の内容の一例を示す概念図である。 低照度環境撮像支援処理の内容の一例を示す概念図である。 撮像支援処理の流れの一例を示すフローチャートである。 遠距離撮像支援処理の流れの一例を示すフローチャートである。 低照度環境撮像支援処理の流れの一例を示すフローチャートである。 撮像支援処理の流れの変形例を示すフローチャートである。 遠距離撮像支援処理の内容の変形例を示す概念図である。 イメージセンサの感度の制御状態に応じて画質影響パラメータを変更する処理内容の一例を示す概念図である。 ズームレンズの動きに応じて特定画像処理を制御する態様の一例を示す概念図である。 撮像支援処理プログラムがコントローラにインストールされる態様の一例を示す概念図である。
添付図面に従って本開示の技術に係る撮像制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラムの実施形態の一例について説明する。
先ず、以下の説明で使用される文言について説明する。
CPUとは、“Central Processing Unit”の略称を指す。RAMとは、“Random Access Memory”の略称を指す。DRAMとは、“Dynamic Random Access Memory”の略称を指す。SRAMとは、“Static Random Access Memory”の略称を指す。NVMとは、“Non Volatile Memory”の略称を指す。EEPROMとは、“Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory”の略称を指す。SSDとは、“Solid State Drive”の略称を指す。HDDとは、“Hard Disk Drive”の略称を指す。ASICとは、“Application Specific Integrated Circuit”の略称を指す。PLDとは、“Programmable Logic Device”の略称を指す。FPGAとは、“Field-Programmable Gate Array”の略称を指す。CMOSとは、“Complementary Metal Oxide Semiconductor”の略称を指す。CCDとは、“Charge Coupled Device”の略称を指す。ELとは、“Electro-Luminescence”の略称を指す。UIとは、“User Interface”の略称を指す。A/Dとは、“Analog to Digital”の略称を指す。BPFとは、“Band Path Filter”の略称を指す。
本明細書の説明において、「同一」とは、完全な同一の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差であって、本開示の技術の趣旨を逸脱しない範囲内での誤差を含めた意味合いでの同一を指す。また、本明細書の説明において、「等間隔」とは、完全な等間隔の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差であって、本開示の技術の趣旨を逸脱しない範囲内での誤差を含めた意味合いでの等間隔を指す。また、本明細書の説明において、「一致」とは、完全な一致の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差であって、本開示の技術の趣旨を逸脱しない範囲内での誤差を含めた意味合いでの一致を指す。
一例として図1に示すように、撮像装置10は、被写体距離が異なる複数の被写体が含まれる画角FAで規定される撮像領域(以下、単に「撮像領域」と称する)を撮像する。撮像領域は、本開示の技術に係る「被写体」の一例である。
図1に示す例では、被写体距離が異なる複数の被写体として、遠距離被写体12(図1に示す例では、電波塔)及び近距離被写体14(図1に示す例では、居住家屋)が示されている。撮像装置10による遠距離被写体12に対する被写体距離は、数キロメートルであり、撮像装置10による近距離被写体14に対する被写体距離は数十メートルである。なお、これらの被写体距離はあくまでも一例に過ぎず、例えば、被写体距離は、数ミリメートル~数百キロメートルの範囲内であってもよく、撮像装置10が可視光波長帯域~近赤外光波長帯域で撮像可能な被写体距離であればよい。
ところで、一例として図2に示すように、大気中には、散乱を起こす物質として、微粒子等(例えば、蒸気及び塵等)の散乱物質が存在しており、撮像領域を示す撮像領域光は、大気中を通過すると、散乱物質による光の散乱(以下、単に「散乱」とも称する)の影響を受ける。撮像領域光には、異なる波長帯域の光として、可視波長帯域の光である可視光と、近赤外波長帯域の光である近赤外光とが含まれており、可視光と近赤外光のうち、可視光は、近赤外光よりも波長が短いので、近赤外光に比べ、大気中での散乱の影響を大きく受ける。そのため、撮像装置10(具体的には、受光面18A(図3~図5参照))によって受光される撮像領域光のうちの可視光の光量は、被写体距離が長くなるほど減少していくことが知られている。すなわち、遠距離被写体12で反射した可視光は、近距離被写体14で反射した可視光よりも減衰した状態で、撮像装置10に入射される。また、遠距離被写体12で反射した可視光は、遠距離被写体12で反射した近赤外光よりも減衰した状態で、撮像装置10に入射される。
そこで、一例として図3に示すように、撮像装置10は、遠距離被写体12であっても近距離被写体14であっても撮像可能な構成として、撮像レンズ16及びイメージセンサ18を備えている。撮像レンズ16は、撮像領域光を取り込み、取り込んだ撮像領域光をイメージセンサ18に導く。イメージセンサ18は、CMOSイメージセンサであり、受光した撮像領域光を光電変換し、撮像領域を示す電気信号を出力する。CMOSセンサは、あくまでも一例に過ぎず、CCDイメージセンサ等のCMOSイメージセンサとは動作方式が異なるイメージセンサであってもよい。
イメージセンサ18は、受光面18Aを有しており、撮像レンズ16に入射された撮像領域光が撮像レンズ16によって受光面18Aに結像される。受光面18Aには、複数のフォトダイオードPDがマトリクス状に配置されており、各フォトダイオードPDは、撮像領域光を受光する。イメージセンサ18は、撮像領域光を受光することで撮像領域を撮像する。複数のフォトダイオードPDには、可視光に感度を有するシリコンフォトダイオードと、近赤外光に感度を有するインジウム・ガリウム・ヒ素フォトダイオードとが含まれている。イメージセンサ18は、受光面18Aに結像された撮像領域光に含まれる可視光及び近赤外光の各々について撮像を行う。
撮像レンズ16は、受光面18Aの中心を通る光軸OAを有しており、光軸OAに沿って物体側から像側にかけて順に、対物レンズ20、ズームレンズ22、絞り24、フィルタユニット26、及びマスターレンズ28が配置されている。
対物レンズ20には、撮像領域光が入射され、対物レンズ20は、入射された撮像領域光をズームレンズ22に導く。ズームレンズ22は、光軸OAに沿って移動可能な複数のレンズ群からなり、撮像領域のズーミングに用いられる。
ズームレンズ22に用いられる複数のレンズ群の一例としては、物体側から順に屈折力が正、負、正、正の4つのレンズ群(いわゆる4群ズーム)が挙げられる。なお、ここでは、物体側から順に屈折力が正、負、正、正の4群ズームを例示しているが、これはあくまでも一例に過ぎず、物体側から順に屈折力が正、負、負、正の4群ズームであってもよい。また、物体側から順に屈折力が正、負、正、正、正の5群ズームであってもよい。このように、ズームレンズ22として、様々なズームタイプが適用可能である。
ここでの図示は省略するが、ズームレンズ22では、上述した4つのレンズ群として、光軸OAに沿って物体側から順に第1レンズ群、第2レンズ群、第3レンズ群、及び第4レンズ群が配置されている。撮像装置10では、ズームレンズ22によってピントの調整が実現される。ピントの調整は、例えば、前玉フォーカス方式によって実現される。前玉フォーカス方式では、第1レンズ群が光軸OA方向に沿って移動することで、被写体距離に応じた合焦位置で受光面18Aに撮像領域光が結像される。ここで言う「合焦位置」とは、ピントが合っている状態での第1レンズ群の光軸OA上での位置を指す。
なお、ここでは、ピントの調整方式として、前玉フォーカス方式が採用されているが、本開示の技術はこれに限定されず、全群繰り出し方式、インナーフォーカス方式、又はリアフォーカス方式が採用されるようにしてもよい。全群繰り出し方式、インナーフォーカス方式、又はリアフォーカス方式の場合の「合焦位置」とは、ピント位置の調整のために光軸OA方向に沿って移動させるレンズ又はレンズ群の光軸OA上の位置のうちのピントが合っている状態での位置を指す。
絞り24は、開口24Aを有しており、ズームレンズ22によって導かれた撮像領域光は開口24Aを通過する。絞り24は、開口24Aの口径を変更可能な可動式の絞りである。すなわち、撮像領域光の光量は、絞り24によって変更可能とされている。
フィルタユニット26には、絞り24を透過した撮像領域光が入射される。詳しくは後述するが、フィルタユニット26は、透光性を有する複数の光学フィルタを有しており、複数の光学フィルタを使い分けることで、撮像領域光に含まれる複数の波長帯域の光(本実施形態では、一例として、可視光、及び、近赤外波長帯域内の異なる波長帯域幅の近赤外光)を選択的に透過させる。なお、複数の光学フィルタは、本開示の技術に係る「複数のフィルタ」の一例である。
マスターレンズ28には、フィルタユニット26を透過した撮像領域光が入射され、マスターレンズ28は、入射された撮像領域光を受光面18Aに結像させる。
一例として図3に示すように、フィルタユニット26は、円板26Aを備えており、円板26Aには、周方向に沿って等間隔に複数の光学フィルタとして第1BPF26B1、第2BPF26B2、第3BPF26B3、及び透明ガラス板26Cが設けられている。以下では、特に区別して説明する必要がない場合、第1BPF26B1、第2BPF26B2、第3BPF26B3、及び透明ガラス板26Cを光学フィルタと称する。また、以下では、特に区別して説明する必要がない場合、第1BPF26B1、第2BPF26B2、及び第3BPF26B3をBPF26Bと称する。
フィルタユニット26は、ターレット方式で複数の光学フィルタを、撮像レンズ16内での撮像領域光の光路(以下、単に「光路」と称する)に対して選択的に挿脱させる。具体的には、円板26Aが周方向(例えば、図4に示す円弧破線矢印方向)に沿って回転することで、第1BPF26B1、第2BPF26B2、第3BPF26B3、及び透明ガラス板26Cが、光路(図3に示す例では、光軸OA)に対して選択的に挿脱される。これにより、第1BPF26B1、第2BPF26B2、第3BPF26B3、及び透明ガラス板26Cは、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させる。
光学フィルタが光路に挿入されると、光学フィルタの中心を光軸OAが貫き、光路に挿入された光学フィルタの中心と受光面18Aの中心とが一致する。図4に示す例では、第1BPF26B1が光路に挿入されているので、第1BPF26B1の中心を光軸OAが貫いており、第1BPF26B1の中心と受光面18Aの中心とが一致している。
BPF26Bは、近赤外光を透過させる光学フィルタである。第1BPF26B1、第2BPF26B2、及び第3BPF26B3は、それぞれ異なる波長帯域幅の近赤外光を透過させる。第1BPF26B1は、1550±25nm(ナノメートル)の帯域幅に対応している光学フィルタである。すなわち、第1BPF26B1は、1550±25nmの帯域幅の近赤外光のみを透過させる。第2BPF26B2は、1550±50nmの帯域幅に対応している光学フィルタである。すなわち、第2BPF26B2は、1550±50nmの帯域幅の近赤外光のみを透過させる。第3BPF26B3は、1550±200nmの帯域幅に対応している光学フィルタである。すなわち、第3BPF26B3は、1550±200nmの帯域幅の近赤外光のみを透過させる。なお、ここで挙げた各帯域幅には、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差であって、本開示の技術の趣旨を逸脱しない範囲内の誤差も含まれている。
また、ここで挙げた各波長帯域幅は、あくまでも一例に過ぎず、それぞれ異なる波長帯域幅であればよい。それぞれ異なる波長帯域幅の各々は、赤外波帯域内の波長帯域幅であることが好ましい。また、赤外波帯域内の波長帯域幅は、近赤外波長帯域であることがより好ましい。例えば、広さが異なる波長帯域幅の各々は、近赤外波長帯域のうち、レイリー散乱の影響を最も受け難い波長として実機による試験及び/コンピュータ・シミュレーション等によって予め導き出された波長(例えば、1550nm)を中心とした波長帯域幅であることが好ましい。ここで、中心とした波長(例えば、1550nm)とは、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差、すなわち、本開示の技術の趣旨を逸脱しない範囲内の誤差が該当波長(1550nm)に加えられた波長範囲内にある波長を指す。また、中心波長付近(例えば、1550nm付近)ともいう。
なお、赤外波長帯域及び近赤外波長帯域は、学説等によって解釈が様々であるので、赤外波長帯域及び近赤外波長帯域として定義される波長帯域は、撮像装置10の用途等に応じて決定されればよい。また、可視波長帯域についても同様である。
透明ガラス板26Cは、BPF26Bと同一の屈折率を有する透明なガラス板である。透明ガラス板26Cは、BPF26Bを使用しない場合に光路に挿入される。透明ガラス板26Cが光路に挿入されることによって、BPF26Bが光路に挿入されている状態と同一の光路長が実現される。なお、透明ガラス板26Cは、本開示の技術に係る「透光性プレート」の一例である。
一例として図5に示すように、イメージセンサ18は、受光部30及び色フィルタ部32を有する。受光部30は、複数の第1受光素子34及び複数の第2受光素子36を有する。第1受光素子34の一例としては、インジウム・ガリウム・ヒ素フォトダイオードが挙げられる。第2受光素子36の一例としては、シリコンフォトダイオードが挙げられる。
複数の第1受光素子34及び複数の第2受光素子36の上には、色フィルタ部32が配置されている。色フィルタ部32は、Irフィルタ、Rフィルタ、Gフィルタ、及びBフィルタを有する。Irフィルタは、近赤外(Ir)成分の光を透過するフィルタである。Rフィルタは、赤(R)成分の光を透過するフィルタである。Gフィルタは、緑(G)成分の光を透過するフィルタである。Bフィルタは、青(B)成分の光を透過するフィルタである。
第1受光素子34は、Ir成分の光に感度を有する受光素子である。第2受光素子36は、R成分の光に感度を有する受光素子36Rと、G成分の光に感度を有する受光素子36Gと、B成分の光に感度を有する受光素子36Bとに大別される。
第1受光素子34上にはIrフィルタが配置されている。受光素子36R上にはRフィルタが配置されている。受光素子36G上にはGフィルタが配置されている。受光素子36B上にはBフィルタが配置されている。なお、受光素子36R、36G及び36Bの各々には、近赤外光を遮断するフィルタが更に配置されている。
このように構成されたイメージセンサ18では、複数の第1受光素子34が、近赤外光を受光し、受光した近赤外光に基づいて近赤外光画像38を生成して出力し、複数の第2受光素子36が、可視光を受光し、受光した可視光に基づいて可視光画像40を生成して出力する。
一例として図6に示すように、撮像装置10は、コントローラ42及びUI系装置44を備えている。コントローラ42は、撮像装置10の動作を制御する。なお、コントローラ42は、本開示の技術に係る「撮像制御装置」の一例である。
コントローラ42は、CPU46、NVM48、及びRAM50を備えている。CPU46は、本開示の技術に係る「プロセッサ」の一例であり、RAM50は、本開示の技術に係る「メモリ」の一例である。CPU46、NVM48、及びRAM50は、バス52に接続されている。図6に示す例では、図示の都合上、バス52として1本のバスが図示されているが、複数本のバスであってもよい。バス52は、シリアルバスであってもよいし、データバス、アドレスバス、及びコントロールバス等を含むパラレルバスであってもよい。
NVM48は、各種パラメータ及び各種プログラムを記憶している。NVM48の一例としては、EEPROM(例えば、フラッシュ型EEPROM)が挙げられる。EEPROMは、あくまでもNVM48の一例に過ぎない。NVM48は、SSD及び/又はHDD等の各種の不揮発性の記憶装置であればよい。RAM50は、各種情報を一時的に記憶し、ワークメモリとして用いられる。RAM50の一例としては、DRAMが挙げられる。DRAMは、あくまでもRAM50の一例に過ぎない。RAM50は、SRAMであってもよく、各種の揮発性の記憶装置であればよい。
NVM48には、各種プログラムが記憶されている。CPU46は、NVM48から必要なプログラムを読み出し、読み出したプログラムをRAM50上で実行する。CPU46は、RAM50上で実行するプログラムに従って各種処理を実行する。また、ここで言う「各種プログラム」には、後述の撮像支援処理プログラム92(図8参照)も含まれる。
UI系装置44もバス52に接続されている。詳しくは後述するが、UI系装置44は、CPU46の制御下で、ユーザから与えられた指示を受け付けたり、撮像装置10によって処理されることで得られた各種情報をユーザに提示したりする。
撮像装置10は、信号処理装置54、イメージセンサドライバ56、第1モータドライバ、第2モータドライバ60、第3モータドライバ62、第4モータドライバ64、第1モータ66、第2モータ68、第3モータ70、第4モータ72、第1位置センサ74、第2位置センサ76、第3位置センサ78、及び第4位置センサ80を備えている。第1位置センサ74、第2位置センサ76、第3位置センサ78、及び第4位置センサ80の各々の一例としては、ポテンショメータが挙げられる。
信号処理装置54、イメージセンサドライバ56、第1モータドライバ、第2モータドライバ60、第3モータドライバ62、第4モータドライバ64、第1位置センサ74、第2位置センサ76、第3位置センサ78、及び第4位置センサ80は、バス52に接続されている。
イメージセンサ18は、光軸OA上において、マスターレンズ28よりも後段、すなわち、マスターレンズ28よりも像側に位置している。透明ガラス板26C(図4参照)が光軸OA上に配置されている状態において、イメージセンサ18は、マスターレンズ28によって受光面18Aに結像された可視光に基づいて撮像領域を撮像することで可視光画像40を生成し、生成した可視光画像40を後段に出力する。可視光画像40は、可視光による撮像領域を示す画像である。BPF26B(図4参照)が光軸OA上に配置されている状態において、イメージセンサ18は、マスターレンズ28によって受光面18Aに結像された近赤外光に基づいて撮像領域を撮像することで近赤外光画像38を生成し、生成した近赤外光画像38を後段に出力する。近赤外光画像38は、近赤外光による撮像領域を示す画像である。なお、以下では、近赤外光画像38及び可視光画像40を区別して説明する必要がない場合、符号を付さずに「撮像画像」と称する。
イメージセンサ18には、信号処理装置54及びイメージセンサドライバ56が接続されている。イメージセンサドライバ56は、CPU46の制御下で、タイミング制御信号をイメージセンサ18に出力する。タイミング制御信号は、イメージセンサ18による撮像を制御する信号である。イメージセンサ18による撮像のフレームレートは、タイミング制御信号によって規定されている。
タイミング制御信号には、垂直同期信号及び水平同期信号が含まれている。垂直同期信号は、1フレーム分のアナログ画像の送信を開始するタイミングを規定する信号である。水平同期信号は、1水平ライン分のアナログ画像の出力を開始するタイミングを規定する信号である。イメージセンサ18は、イメージセンサドライバ56から入力された垂直同期信号に従ってフレーム単位での撮像画像の信号処理装置54への出力を開始する。また、イメージセンサ18は、イメージセンサドライバ56から入力された水平同期信号に従って水平ライン単位での撮像画像の信号処理装置54への出力を開始する。
信号処理装置54は、CPU46の制御下で、イメージセンサ18から入力された撮像画像に対して、デモザイク処理、ノイズ除去処理、階調補正処理、及び色補正処理等の信号処理を施す。信号処理済みの撮像画像は、信号処理装置54によってCPU46に出力される。CPU46は、信号処理装置54から入力された撮像画像を既定の記憶領域(例えば、NVM48及び/又はRAM50等)に格納する。
第1位置センサ74は、光軸OA上でのズームレンズ22の位置を検出する。第2位置センサ76は、開口24Aの口径を検出する。第3位置センサ78は、光軸OAに対するフィルタユニット26の光学フィルタの位置を検出する。第4位置センサ80は、光軸OA上でのマスターレンズ28の位置を検出する。
第1位置センサ74での検出結果(以下、「第1検出結果」と称する)は、第1位置センサ74によってCPU46に出力される。第2位置センサ76での検出結果(以下、「第2検出結果」と称する)は、第2位置センサ76によってCPU46に出力される。第3位置センサ78での検出結果(以下、「第3検出結果」と称する)は、第3位置センサ78によってCPU46に出力される。第4位置センサ80での検出結果(以下、「第4検出結果」と称する)は、第4位置センサ80によってCPU46に出力される。
ズームレンズ22は、第1スライド機構(図示省略)に取り付けられている。第1スライド機構は、第1モータ66の駆動軸に機械的に接続されており、第1モータ66の動力を受けることでズームレンズ22を光軸OAに沿って移動させる。第1モータドライバ58は、第1モータ66に接続されており、CPU46からの指示に従って第1モータ66を制御する。CPU46は、第1検出結果に基づいて第1モータドライバ58を介して第1モータ66を制御することで、光軸OA上でのズームレンズ22の位置を制御する。
絞り24は、開口24Aを開閉可能な複数枚の羽根(図示省略)を有している。複数枚の羽根は、第2モータ68の駆動軸に機械的に接続されており、第2モータ68の動力を受けることで開口24Aを開閉する。第2モータドライバ60は、第2モータ68に接続されており、CPU46からの指示に従って第2モータ68を制御する。CPU46は、第2検出結果と受光面18Aでの受光量とに基づいて第2モータドライバ60を介して第2モータ68を制御することで、開口24Aの開度を調節する。
フィルタユニット26は、回転機構(図示省略)に取り付けられている。回転機構は、第3モータ70の駆動軸に機械的に接続されており、第3モータ70の動力を受けることで、複数の光学フィルタが光路に挿脱されるように円板26A(図4参照)を周方向に回転させる。第3モータドライバ62は、第3モータ70に接続されており、CPU46からの指示に従って第3モータ70を制御する。CPU46は、第3検出結果に基づいて第3モータドライバ62を介して第3モータ70を制御することで、光軸OAに対するフィルタユニット26の位置を制御する。
マスターレンズ28は、第2スライド機構(図示省略)に取り付けられている。第2スライド機構は、第4モータ72の駆動軸に機械的に接続されており、第4モータ72の動力を受けることでマスターレンズ28を光軸OAに沿って移動させる。第4モータドライバ64は、第4モータ72に接続されており、CPU46からの指示に従って第4モータ72を制御する。CPU46は、第4検出結果に基づいて第4モータドライバ64を介して第4モータ72を制御することで、光軸OA上でのマスターレンズ28の位置を制御する。なお、撮像装置10では、可視光と近赤外光との間の波長差に起因してピント位置にずれが生じるので、マスターレンズ28を光軸OAに沿って移動させることで、ピント位置のずれを吸収する。
一例として図7に示すように、UI系装置44は、タッチパネル・ディスプレイ82及び受付デバイス84を備えている。タッチパネル・ディスプレイ82は、ディスプレイ86及びタッチパネル88を備えている。ディスプレイ86の一例としては、有機ELディスプレイが挙げられる。なお、有機ELディスプレイは、あくまでも一例に過ぎず、液晶ディスプレイであってもよいし、無機ELディスプレイであってもよい。
ディスプレイ86及びタッチパネル88は、バス52に接続されている。従って、CPU46は、ディスプレイ86に対して各種情報を表示させ、タッチパネル88によって受け付けられた各種指示に従って動作する。
受付デバイス84は、タッチパネル88及びハードキー部90を備えている。ハードキー部90は、複数のハードキーであり、電源ボタン、レリーズボタン、及び各種設定のボタン等を有する。ハードキー部90は、バス52に接続されており、CPU46は、ハードキー部90によって受け付けられた各種指示に従って動作する。
ところで、BPF26Bを用いた撮像が行われる場合、BPF26Bは近赤外波長帯域に対応しているため、撮像装置10は、遠距離被写体12(図1及び図2参照)を撮像することが可能となる。しかし、BPF26Bは、波長帯域を制限するフィルタであるため、受光面18Aによって受光される撮像領域光の光量が不足してしまうことがある。特に、低照度の環境下(例えば、曇天の環境下、及び夕刻の環境下)で撮像が行われた場合に、撮像画像のノイズが増えたり、イメージセンサ18の感度が不足したりする等の問題が生じる。また、イメージセンサ18の感度不足については、BPF26Bを光路に挿入したことにより、遠距離被写体12のみならず、近距離被写体14(図1及び図2参照)も、一定の画質(例えば、一般的なユーザが許容する程度の画質)以上となるように撮像することが困難になる。更に、イメージセンサ18の感度をむやみに上げると、イメージセンサ18によって光電変換されることで得られた電気信号にノイズが重畳してしまい、更に撮像画像の画質が低下してしまう虞がある。
そこで、このような事情に鑑み、撮像装置10では、撮像支援処理(図8及び図16参照)が実行される。一例として図8に示すように、撮像支援処理は、CPU46によって撮像支援処理プログラム92が実行されることで実現される。撮像支援処理プログラム92は、本開示の技術に係る「プログラム」の一例である。図8に示す例では、NVM48に撮像支援処理プログラム92が記憶されており、CPU46が、NVM48から撮像支援処理プログラム92を読み出し、RAM50上で実行する。CPU46は、RAM50上で実行する撮像支援処理プログラム92に従って撮像支援処理を行う。CPU46は、RAM50上で撮像支援処理プログラム92を実行することで取得部46A、決定部46B、及び制御部46Cとして動作する。
一例として図9に示すように、制御部46Cは、第3位置センサでの第3検出結果に従ってフィルタユニット26の動作を制御する。制御部46Cは、第3検出結果を参照して、フィルタユニット制御信号を第3モータドライバ62に出力する。フィルタユニット制御信号は、フィルタユニット26の円板26Aの周方向(例えば、図4に示す円弧破線矢印方向)への回転量を指示する信号である。
光路に挿入されている光学フィルタは、フィルタユニット26によって切替可能とされている。第3モータドライバ62は、制御部46Cから入力されたフィルタユニット制御信号に従って第3モータ70を制御することで、光路(例えば、図9に示す光軸OA)に対して複数の光学フィルタを選択的に挿脱させる。すなわち、光路に挿入されている光学フィルタは、フィルタユニット26の円板26Aが第3モータ70の動力を受けることによって周方向に回転することで、切り替えられる。撮像装置10(図1及び図6参照)は、光路に挿入されている光学フィルタを透過した撮像領域光をイメージセンサ18(図3~図6参照)に受光させることで撮像領域を撮像する。
なお、光路に挿入されている光学フィルタは、本開示の技術に係る「複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタ」の一例である。また、フィルタユニット26、第3モータドライバ62、第3モータ70、及び上述の回転機構(図示省略)は、本開示の技術に係る「切替機構」の一例である。
一例として図10に示すように、イメージセンサ18に含まれる複数のフォトダイオードPDの各々には、可変コンデンサ94を介してA/D変換器96に接続されている。A/D変換器96は、信号処理装置54(図6参照)に接続されている。
フォトダイオードPDは、光電変換して得られた電荷を可変コンデンサ94に出力し、可変コンデンサ94は、フォトダイオードPDから入力された電荷を蓄積する。可変コンデンサ94は、蓄積した電荷を電圧に変換する。A/D変換器96には、可変コンデンサ94の電圧がアナログ信号として入力される。A/D変換器96は、アナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理装置54(図6参照)に出力する。
イメージセンサ18の感度は、イメージセンサ18によって撮像領域が撮像されることで得られた撮像画像の信号増幅量、すなわち、イメージセンサ18から出力されるデジタル信号の信号増幅量(以下、単に「信号増幅量」とも称する)に基づくパラメータである。すなわち、イメージセンサ18の感度は、信号増幅量に依存している。そこで、制御部46Cは、信号増幅量を調整することでイメージセンサ18の感度を制御する。
信号増幅量を調整する第1の方法としては、A/D変換器96のアナログゲインを変更する方法が挙げられる。この場合、制御部46Cは、アナログゲインを上げることで信号増幅量を大きくし、アナログゲインを下げることで信号増幅量を小さくする。なお、A/D変換器96は、本開示の技術に係る「撮像画像を処理する回路」の一例である。
信号増幅量を調整する第2の方法としては、可変コンデンサ94の変換効率(以下、単に「変換効率」とも称する)を変更する方法が挙げられる。変換効率とは、可変コンデンサ94に蓄積された電荷を電圧に変換する効率を指す。変換効率の変更は、可変コンデンサ94の容量を変更することによって実現される。
制御部46Cは、変換効率を制御することで信号増幅量を調整する。すなわち、制御部46Cは、変換効率を高めることで信号増幅量を大きくし、変換効率を低くすることで信号増幅量を小さくする。
なお、本実施形態では、変換効率は、3段階式で変更可能とされている。なお、3段階式の変更方法はあくまでも一例に過ぎず、2段階式の変更方法であってもよいし、4段階式以上の変更方法であってもよく、交換効率が多段階的に変更可能とされていればよい。
図11には、撮像領域の明るさと信号増幅量との相関の一例が示されている。図11に示すグラフにおいて、横軸は撮像領域の明るさを示しており、縦軸は信号増幅量を示している。一例として図11に示すように、撮像領域が暗い程、受光面18Aで受光される光の光量は不足するため、制御部46Cは、イメージセンサ18の感度を上げるために、撮像領域が暗くなるに伴って信号増幅量を大きくする。信号増幅量は、変換効率とアナログゲインとの和に対応する。図11に示す例によれば、信号増幅量は、撮像領域が暗くなるに伴って、先ずは、離散的に大きくなり、その後、連続的に大きくなっている。これは、制御部46Cが、撮像領域が暗くなるに伴って、先ず、変換効率を多段階的に高めることで信号増幅量を大きくしてから、次に、アナログゲインを高めることで信号増幅量を大きくしているからである。
可変コンデンサ94に電荷が蓄積される段階は、A/D変換器96のアナログゲインを変更する段階に比べ、重畳されるノイズが少ない。そのため、アナログゲインを上げる前段階で、変換効率を最高レベルまで高めてしまうことよって、信号対雑音比を稼ぐことが可能となる。そこで、制御部46Cは、先ず、1段階目から3段階目まで段階的に変換効率を高めてから、アナログゲインを上げる。すなわち、変換効率の最高レベルである3段階目まで変換効率が高められた状態で、更にイメージセンサ18の感度を高める場合、制御部46Cは、アナログゲインを上げることで信号増幅量を大きくする。なお、変換効率の最高レベルである3段階目は、本開示の技術に係る「既定レベル」及び「上限」の一例である。
一例として図12に示すように、CPU46は、撮像支援処理を行うことで、撮像領域の明るさに基づく評価値に応じて、フィルタユニット26の動作の制御(図9参照)と、イメージセンサ18の感度の制御(図10及び図11参照)とを行う。例えば、CPU46は、撮像領域の明るさに基づく評価値に応じて定められた優先順位に従ってフィルタユニット26の動作の制御と、イメージセンサ18の感度の制御とを行う。
この場合、取得部46Aは、イメージセンサ18から信号処理装置54(図6参照)を介してデジタル信号を取得する。取得部46Aは、イメージセンサ18から取得したデジタル信号から測光値を算出して取得する。測光値は、撮像領域の明るさに基づく評価値の一例であり、露出の制御にも用いられる。露出の制御は、例えば、シャッタ速度及び/又は開口24Aの開度等が制御されることによって実現される。なお、ここでは、イメージセンサ18が測光器としての機能も有しているが、イメージセンサ18とは別に測光器を設け、測光器から測光値が取得部46Aによって測光値が取得されるようにしてもよい。
決定部46Bは、取得部46Aによって取得された測光値に基づいて優先順位を決定する。ここで、優先順位とは、フィルタユニット26の動作の制御(図9参照)と、イメージセンサ18の感度の制御(図10及び図11参照)との優先順位を指す。制御部46Cは、決定部46Bによって決定された優先順位に従って、フィルタユニット26の動作の制御(図9参照)と、イメージセンサ18の感度の制御(図10及び図11参照)とを行う。
一例として図13に示すように、決定部46Bは、測光値が既定値以上であるか否かを判定し、判定結果に応じて優先順位を決定する。詳しく説明すると、決定部46Bは、測光値が既定値以上の場合、イメージセンサ18の感度の制御の優先順位を1位とし、フィルタユニット26の動作の制御の優先順位を2位とする。また、決定部46Bは、測光値が既定値未満の場合、フィルタユニット26の動作の制御の優先順位を1位とし、イメージセンサ18の感度の制御の優先順位を2位とする。なお、既定値は、本開示の技術に係る「第1閾値」及び「第2閾値」の一例である。
制御部46Cは、測光値が既定値以上の場合、すなわち、決定部46Bによって、イメージセンサ18の感度の制御の優先順位が1位とされ、フィルタユニット26の動作の制御の優先順位が2位とされた場合に、遠距離撮像支援処理(図14及び図17参照)を実行する。制御部46Cは、測光値が既定値未満の場合、すなわち、決定部46Bによって、フィルタユニット26の動作の制御の優先順位が1位とされ、イメージセンサ18の感度の制御の優先順位が2位とされた場合に、低照度環境撮像支援処理(図15及び図18参照)を実行する。
図14には、CPU46によって遠距離撮像支援処理が実行された場合の処理内容の一例が示されている。一例として図14に示すように、取得部46Aは、イメージセンサ18のA/D変換器96からデジタル信号を取得し、取得したデジタル信号に基づいて撮像領域に対する測光値を算出して取得する。制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率を、取得部46Aによって取得された測光値に対応した変換効率に変更する。この場合、制御部46Cは、変換効率演算式を用いて変換効率を算出し、可変コンデンサ94の変換効率を、算出した変換効率に変更する。変換効率演算式とは、例えば、測光値を独立変数とし、変換効率を従属変数とした演算式を指す。可変コンデンサ94の変換効率は、制御部46Cによって、上述した1段階目から3段階目の間で1段ずつ変更される。例えば、可変コンデンサ94の変換効率は、制御部46Cによって、1段階目から3段階目にかけて段階的に高められる。変換効率が高められることに伴って信号増幅量も大きくなる。
なお、ここでは、変換効率演算式を例示しているが、本開示の技術はこれに限定されず、制御部46Cは、測光値と変換効率とが対応付けられた変換効率導出テーブルを用いて変換効率を導出するようにしてもよい。
制御部46Cは、イメージセンサ18の感度が第1基準感度を超えた場合、すなわち、可変コンデンサ94の変換効率が3段階目の変換効率に達した場合、フィルタユニット26の動作を制御することにより、フィルタユニット26に対して、波長帯域幅を広くする順番でBPF26Bを光路(図14に示す例では、光軸OA)に挿入させる。そして、全てのBPF26Bを使用し尽くした場合、制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、フィルタユニット26に対して、透明ガラス板26Cを光路に挿入させる。
透明ガラス板26Cが光路に挿入された状態でイメージセンサ18の感度が不足している場合、制御部46Cは、取得部46Aによって取得された測光値に応じて、ゲイン上げ幅演算式を用いてアナログゲインの上げ幅を算出する。そして、制御部46Cは、算出した上げ幅でアナログゲインを上げる。ゲイン上げ幅演算式とは、例えば、測光値を独立変数とし、アナログゲインの上げ幅を従属変数とした演算式を指す。イメージセンサ18の感度が不足している場合とは、例えば、測光値に対する信号増幅量の割合が基準値を下回っている場合を指す。基準値は、固定値であってもよいし、外部から与えられた指示、及び/又は、予め定められた撮像条件等に従って変更される可変値であってもよい。
なお、ここでは、ゲイン上げ幅演算式を例示しているが、本開示の技術はこれに限定されず、制御部46Cは、測光値とアナログゲインの上げ幅とが対応付けられたゲイン上げ幅導出テーブルを用いて、アナログゲインの上げ幅を導出するようにしてもよい。
図15には、CPU46によって低照度環境撮像支援処理が実行された場合の処理内容の一例が示されている。一例として図15に示すように、取得部46Aは、遠距離撮像支援処理と同様の方法で、測光値を取得する。制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、取得部46Aによって取得された測光値に対応したBPF26Bを光路(図15に示す例では、光軸OA)に挿入する。
この場合、測光値が小さいほど波長帯域幅が広いBPF26Bが光路に挿入される。すなわち、撮像領域が暗くなるほど光量が不足するので、制御部46Cは、より多くの光量を確保するために、測光値が小さくなるほど、より波長帯域幅が広いBPF26Bが光路に挿入されるようにフィルタユニット26の動作を制御する。光路に挿入されるBPF26Bの種類は、制御部46Cによって、波長帯域幅演算式に従って決定される。波長帯域幅演算式は、測光値を独立変数とし、波長帯域幅を従属変数とした演算式である。制御部46Cは、取得部46Aによって取得された測光値に対応する波長帯域幅を波長帯域幅演算式から算出する。そして、制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、フィルタユニット26に対して、波長帯域幅演算式から算出した波長帯域幅に対応するBPF26Bを光路に挿入させる。
なお、ここでは、波長帯域幅演算式を例示しているが、本開示の技術はこれに限定されず、制御部46Cは、測光値と波長帯域幅とが対応付けられた波長帯域幅導出テーブルを用いて、波長帯域幅を導出するようにしてもよい。
全てのBPF26Bを使用し尽くした場合、制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、透明ガラス板26Cを光路に挿入する。つまり、フィルタユニット26の複数の光学フィルタのうちの最も波長帯域幅が広い光学フィルタが光路に挿入される。透明ガラス板26Cが光路に挿入されることによって、BPF26Bが光路に挿入されている場合よりも、多くの光量を確保することが可能となる。この状態で、制御部46Cは、イメージセンサ18の感度の制御を行う。すなわち、制御部46Cは、遠距離撮像支援処理と同様の方法で、可変コンデンサ94の変換効率を、取得部46Aによって取得された測光値に対応した変換効率に変更する。
ここで、可変コンデンサ94の変換効率が3段階目(最高レベル)まで引き上げられたにも関わらず、イメージセンサ18の感度が不足している場合、制御部46Cは、遠距離撮像支援処理と同様の方法で、取得部46Aによって取得された測光値に応じてアナログゲインを上げる。
次に、撮像装置10の作用について図16を参照しながら説明する。
図16には、CPU46によって既定時間(例えば、数秒、数分、又は数時間)毎に実行される撮像支援処理の流れの一例が示されている。図16に示す撮像支援処理の流れは、本開示の技術に係る「制御方法」の一例である。なお、ここでは、説明の便宜上、撮像装置10によって特定のフレームレート(例えば、30フレーム/秒)で撮像領域が撮像されたり、受付デバイス84によって受け付けられた指示に応じて1フレーム毎に撮像領域が撮像されたりする処理が撮像支援処理と並行してCPU46によって行われていることを前提として説明する。
図16に示す撮像支援処理では、先ず、ステップST100で、取得部46Aは、測光値を取得し、その後、撮像支援処理はステップST102へ移行する。
ステップST102で、決定部46Bは、ステップST100で取得された測光値が既定値以上であるか否かを判定する。ステップST102において、ステップST100で取得された測光値が既定値未満の場合は、判定が否定されて、撮像支援処理はステップST106へ移行する。ステップST102において、ステップST100で取得された測光値が既定値以上の場合は、判定が肯定されて、撮像支援処理はステップST104へ移行する。
ステップST104で、CPU46は、一例として図17に示す遠距離撮像支援処理を実行し、その後、撮像支援処理が終了する。また、ステップST106で、CPU46は、一例として図18に示す低照度環境撮像支援処理を実行し、その後、撮像支援処理が終了する。遠距離撮像支援処理は、遠距離の被写体(例えば、図1及び図2に示す遠距離被写体12)の撮像を支援する処理である。低照度環境撮像支援処理は、低照度の環境下での撮像を支援する処理である。
図17に示す遠距離撮像支援処理では、先ず、ステップST104Aで、取得部46Aは、測光値を取得し、その後、遠距離撮像支援処理はステップST104Bへ移行する。
ステップST104Bで、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率が、ステップST104Aで取得された測光値に対応した変換効率であるか否かを判定する。ステップST104Bにおいて、可変コンデンサ94の変換効率が、ステップST104Aで取得された測光値に対応した変換効率でない場合は、判定が否定されて、遠距離撮像支援処理はステップST104Cへ移行する。ステップST104Bにおいて、可変コンデンサ94の変換効率が、ステップST104Aで取得された測光値に対応した変換効率である場合は、判定が肯定されて、遠距離撮像支援処理が終了する。なお、ステップST104Bにおいて判定が肯定されることは、本開示の技術に係る「感度が第1既定条件を満足する」ことの一例である。
ステップST104Cで、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率が変更可能か否かを判定する。ここで、可変コンデンサ94の変換効率が3段階目に引き上げられている状態で、イメージセンサ18の感度を高める必要がある場合、可変コンデンサ94の変換効率の変更は不可である。変換効率が1段階目に引き下げられている状態で、イメージセンサ18の感度を下げる必要がある場合も、可変コンデンサ94の変換効率の変更は不可である。ステップST104Cにおいて、可変コンデンサ94の変換効率が変更可能でない場合は、判定が否定されて、遠距離撮像支援処理はステップST104Eへ移行する。ステップST104Cにおいて、可変コンデンサ94の変換効率が変更可能な場合は、判定が肯定されて、遠距離撮像支援処理はステップST104Dへ移行する。なお、ステップST104Cにおいて判定が否定されることは、本開示の技術に係る「感度が第1既定条件を満足する」ことの一例である。
ステップST104Dで、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率を、ステップST104Aで取得された測光値に対応する変換効率に変更し、その後、遠距離撮像支援処理はステップST104Aへ移行する。
ステップST104Eで、制御部46Cは、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在するか否かを判定する。ステップST104Eにおいて、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在していない場合は、判定が否定されて、遠距離撮像支援処理はステップST104Gへ移行する。ステップST104Eにおいて、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在している場合は、判定が肯定されて、遠距離撮像支援処理はステップST104Fへ移行する。
なお、ステップST104Eにおいて、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在しているということは、現時点で光路に挿入されている光学フィルタは、第1BPF26B1又は第2BPF26B2であることを意味する。
ステップST104Fで、制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、フィルタユニット26に対して、現時点で光路に挿入されているBPF26Bよりも波長帯域幅が1段階広いBPF26Bを光路に挿入させ、その後、遠距離撮像支援処理はステップST104Aへ移行する。
遠距離撮像支援処理では、制御部46Cによって、ステップST104Fの処理よりも、ステップST104Dの処理が先に行われる。すなわち、イメージセンサ18の感度の制御が、フィルタユニット26の動作の制御よりも優先して行われる。
ステップST104Gで、制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、フィルタユニット26に対して、透明ガラス板26Cを光路に挿入させ、その後、遠距離撮像支援処理はステップST104Hへ移行する。
ステップST104Hで、制御部46Cは、イメージセンサ18の感度が、ステップST104Aで取得された測光値に対応した感度であるか否かを判定する。ステップST104Hにおいて、イメージセンサ18の感度が、ステップST104Aで取得された測光値に対応した感度でない場合は、判定が否定されて、遠距離撮像支援処理はステップST104Iへ移行する。ステップST104Hにおいて、イメージセンサ18の感度が、ステップST104Aで取得された測光値に対応した感度である場合は、判定が肯定されて、遠距離撮像支援処理が終了する。
ステップST104Iで、制御部46Cは、ステップST104Aで取得された測光値に応じてアナログゲインを調整し、その後、遠距離撮像支援処理が終了する。
図18に示す低照度環境撮像支援処理では、先ず、ステップST106Aで、取得部46Aは、測光値を取得し、その後、低照度環境撮像支援処理はステップST106Bへ移行する。
ステップST106Bで、制御部46Cは、ステップST106Aで取得された測光値に対応したBPF26Bが光路に挿入されているか否かを判定する。ステップST106Bにおいて、ステップST106Aで取得された測光値に対応したBPF26Bが光路に挿入されていない場合は、判定が否定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Cへ移行する。ステップST106Bにおいて、ステップST106Aで取得された測光値に対応したBPF26Bが光路に挿入されている場合は、判定が肯定されて、低照度環境撮像支援処理が終了する。
ステップST106Cで、制御部46Cは、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在するか否かを判定する。ステップST106Cにおいて、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在していない場合は、判定が否定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Eへ移行する。ステップST106Cにおいて、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在している場合は、判定が肯定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Dへ移行する。
ステップST106Dで、制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、フィルタユニット26に対して、現時点で光路に挿入されているBPF26Bよりも波長帯域幅が1段階広いBPF26Bを光路に挿入させ、その後、低照度環境撮像支援処理はステップST106Aへ移行する。
ステップST106Eで、制御部46Cは、透明ガラス板26Cが光路に挿入済みか否かを判定する。ステップST106Eにおいて、透明ガラス板26Cが光路に挿入済みである場合は、判定が肯定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Gへ移行する。ステップST106Eにおいて、透明ガラス板26Cが光路に挿入済みでない場合は、判定が否定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Fへ移行する。
ステップST106Fで、制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、フィルタユニット26に対して、透明ガラス板26Cを光路に挿入させ、その後、低照度環境撮像支援処理はステップST106Gへ移行する。
ステップST106Gで、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率が、ステップST106Aで取得された測光値に対応した変換効率であるか否かを判定する。ステップST106Gにおいて、可変コンデンサ94の変換効率が、ステップST106Aで取得された測光値に対応した変換効率でない場合は、判定が否定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Hへ移行する。ステップST106Gにおいて、可変コンデンサ94の変換効率が、ステップST106Aで取得された測光値に対応した変換効率である場合は、判定が肯定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Jへ移行する。なお、ステップST106Gにおいて判定が肯定されることは、本開示の技術に係る「感度が第2既定条件を満足する」ことの一例である。
ステップST106Hで、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率が変更可能か否かを判定する。ステップST106Hにおいて、可変コンデンサ94の変換効率が変更可能でない場合は、判定が否定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Jへ移行する。ステップST106Hにおいて、可変コンデンサ94の変換効率が変更可能な場合は、判定が肯定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Iへ移行する。なお、ステップST106Hにおいて判定が否定されることは、本開示の技術に係る「感度が第2既定条件を満足する」ことの一例である。
ステップST106Iで、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率を、ステップST106Aで取得された測光値に対応する変換効率に変更し、その後、低照度環境撮像支援処理はステップST106Aへ移行する。
低照度環境撮像支援処理では、制御部46Cによって、ステップST106Iの処理よりも、ステップST106Dの処理が先に行われる。すなわち、フィルタユニット26の動作の制御が、イメージセンサ18の感度の制御よりも優先して行われる。
ステップST106Jで、制御部46Cは、イメージセンサ18の感度が、ステップST106Aで取得された測光値に対応した感度であるか否かを判定する。ステップST106Jにおいて、イメージセンサ18の感度が、ステップST106Aで取得された測光値に対応した感度でない場合は、判定が否定されて、低照度環境撮像支援処理はステップST106Kへ移行する。ステップST106Jにおいて、イメージセンサ18の感度が、ステップST106Aで取得された測光値に対応した感度である場合は、判定が肯定されて、低照度環境撮像支援処理が終了する。
ステップST106Kで、制御部46Cは、ステップST106Aで取得された測光値に応じてアナログゲインを調整し、その後、低照度環境撮像支援処理が終了する。
以上説明したように、撮像装置10では、制御部46Cによって、撮像領域に対する測光値に応じてフィルタユニット26の動作の制御とイメージセンサ18の感度の制御とが行われる。従って、本構成によれば、撮像領域に対する測光値とは無関係に、光路に挿入する光学フィルタを切り替えたり、イメージセンサ18の感度を制御したりする場合に比べ、高画質の撮像画像を得ることができる。
また、撮像装置10では、フィルタユニット26の複数の光学フィルタは、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させている。従って、本構成によれば、単一の光学フィルタのみを使用し続ける場合に比べ、撮像領域に対する測光値に適合した光学フィルタを使用することができる。
また、撮像装置10では、定められた優先順位に従ってフィルタユニット26の動作の制御とイメージセンサ18の感度の制御とが行われる。従って、本構成によれば、優先順位を定めずにフィルタユニット26の動作の制御とイメージセンサ18の感度の制御とが行われる場合に比べ、フィルタユニット26の動作の制御及びイメージセンサ18の感度の制御のうち、状況に適した制御を優先して行うことができる。
また、撮像装置10では、測光値が既定値以上の場合に、イメージセンサ18の感度の制御がフィルタユニット26の動作の制御よりも優先して行われる。従って、本構成によれば、測光値が既定値以上の場合であっても、イメージセンサ18の感度を制御せずに光学フィルタの切り替えのみを行う場合に比べ、高画質の撮像画像を得ることができる。
また、撮像装置10では、変換効率が第3段階目まで引き上げられた場合に、フィルタユニット26の動作が制御されることで、光路の挿入される光学フィルタが波長帯域幅を広くする順番で切り替えられる。従って、本構成によれば、変換効率が第3段階目まで引き上げられた場合に、段階的に光量を多くしてイメージセンサ18に対して光を受光させることができる。なお、ここでは、感度が段階的に引き上げられる形態例、すなわち、変換効率が段階的に引き上げられる形態例を挙げているが、本開示の技術はこれに限定されず、感度は無段階式(連続的に)に変更可能であってもよい。すなわち、交換効率は無段階式(連続的)に変更可能であってもよい。この場合、例えば、交換効率が、既定レベル(例えば、上記の第3段階目に相当するレベル)まで引き上げられた場合に、フィルタユニット26の動作が制御されることで、光路の挿入される光学フィルタが波長帯域幅を広くする順番で切り替えられるようにすればよい。
また、撮像装置10では、測光値が既定値未満の場合に、イメージセンサ18の感度が制御されるよりも先に、フィルタユニット26の動作が制御されることで、光路の挿入される光学フィルタが波長帯域幅を広くする順番で切り替えられる。従って、本構成によれば、測光値が既定値未満であるにも関わらず、最も狭い波長帯域幅に対応する光学フィルタの使用を維持したままでイメージセンサ18の感度を高める場合に比べ、ノイズの影響が少ない撮像画像を得ることができる。
また、撮像装置10では、複数の光学フィルタのうち最も広い波長帯域幅に対応する光学フィルタ(ここでは、一例として、透明ガラス板26C)が光路に挿入されたことを条件に、イメージセンサ18の感度(ここでは、一例として、変換効率)が制御される。従って、本構成によれば、複数の光学フィルタのうちの最も広い波長帯域幅に対応する光学フィルタが使用される前にイメージセンサ18の感度を制御する場合に比べ、イメージセンサ18の感度を制御することに起因して生じるノイズによる画質低下を抑制することができる。
また、撮像装置10では、イメージセンサ18の感度は信号増幅量に基づいており、変換効率が制御されることによって信号増幅量が調整される。従って、本構成によれば、信号増幅量をゲインで調整する場合に比べ、イメージセンサ18の感度を低ノイズで制御することができる。
また、撮像装置10では、変換効率が段階的に高められることによって信号増幅量を大きくしている。従って、本構成によれば、変換効率を最低レベルから最高レベルに直接高める場合に比べ、撮像画像に対するノイズの急激な増大を抑制することができる。なお、上述したように、交換効率は無段階式(連続的)に変更可能であってもよい。つまり、交換効率が無段階式に引き上げられたり、引き下げられたりすることによって信号増幅量を大きくしたり、小さくしたりするようにしてもよい。
また、撮像装置10では、アナログゲインを上げることによって信号増幅量を大きくしている。従って、本構成によれば、変換効率のみで信号増幅量を大きくする場合に比べ、信号増幅量を効率的に大きくすることができる。
また、撮像装置10では、信号増幅量が変換効率とアナログゲインとの和に対応している。従って、本構成によれば、変換効率又はゲインのみで信号増幅量を大きくする場合に比べ、信号増幅量を効率的に大きくすることができる。
また、撮像装置10では、変換効率が上限である3段階目まで引き上げられ、かつ、複数の光学フィルタのうちの最も広い波長帯域幅に対応する光学フィルタが光路に挿入されたことを条件に、アナログゲインのみで信号増幅量を大きくしている。従って、本構成によれば、変換効率が上限に到達したとしても信号増幅量を大きくすることができる。
また、撮像装置10では、透明ガラス板26CがBPF26Bと同一の光路長を有するプレートであり、BPF26Bに代えて透明ガラス板26Cが光路に挿入された状態でアナログゲインのみで信号増幅量を大きくしている。従って、本構成によれば、複数の光学フィルタと同一の光路長を有する透光性プレートを使用せずにイメージセンサ18によって光が受光される場合に比べ、光路長に起因する画質低下することを抑制することができる。
また、撮像装置10では、複数のBPF26Bが、それぞれ異なる波長帯域幅の近赤外光を透過させている。従って、本構成によれば、異なる波長帯域幅が可視光の波長帯域内に限定される場合に比べ、撮像装置10に対して遠距離の被写体を撮像させることができる。
また、撮像装置10では、複数のBPF26Bが、1550nm又は1550nm付近を中心とした波長帯域幅の近赤外光を透過させている。従って、本構成によれば、1550nm及び1550nm付近を含まない波長帯域幅に対応する光学フィルタを用いた撮像が行われる場合に比べ、レイリー散乱の影響を受け難い光に基づく撮像を実現することができる。
なお、上記実施形態では、測光値が既定値以上の場合に、イメージセンサ18の感度の制御がフィルタユニット26の動作の制御よりも優先して行われるようにし、測光値が既定値未満の場合に、フィルタユニット26の動作の制御がイメージセンサ18の感度の制御よりも優先して行われるようにしたが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、制御部46Cは、測光値の低下に伴って、イメージセンサ18の感度の制御を行い、かつ、フィルタユニット26の動作を制御することで、フィルタユニット26に対して、波長帯域幅を広くする順番で複数の光学フィルタを光路に挿入させるようにしてもよい。
この場合、一例として図19に示すように、CPU46によって撮像支援処理が実行される。図19に示す撮像支援処理では、先ず、ステップST150で、取得部46Aは、測光値を取得し、その後、撮像支援処理はステップST152へ移行する。
ステップST152で、制御部46Cは、光路に挿入される光学フィルタの変更、又は、イメージセンサ18の感度の変更が必要か否かを判定する。この場合、例えば、ステップST150で取得された測光値が既定値未満であれば、光路に挿入される光学フィルタの変更、又は、イメージセンサ18の感度の変更が必要であると制御部46Cによって判定される。ステップST152において、光路に挿入される光学フィルタの変更、又は、イメージセンサ18の感度の変更が必要でない場合は、判定が否定されて、撮像支援処理はステップST174へ移行する。ステップST152において、光路に挿入される光学フィルタの変更、又は、イメージセンサ18の感度の変更が必要な場合は、判定が肯定されて、撮像支援処理はステップST154へ移行する。
ステップST154で、制御部46Cは、ステップST150で取得された測光値に対応したBPF26Bが光路に挿入されているか否かを判定する。ステップST154において、ステップST150で取得された測光値に対応したBPF26Bが光路に挿入されていない場合は、判定が否定されて、撮像支援処理はステップST156へ移行する。ステップST154において、ステップST150で取得された測光値に対応したBPF26Bが光路に挿入されている場合は、判定が肯定されて、撮像支援処理はステップST164へ移行する。
ステップST156で、制御部46Cは、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在するか否かを判定する。ステップST156において、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在していない場合は、判定が否定されて、撮像支援処理はステップST160へ移行する。ステップST156Cにおいて、フィルタユニット26に含まれる複数の光学フィルタに、現時点で光路に挿入されている光学フィルタよりも波長帯域幅の広いBPF26Bが存在している場合は、判定が肯定されて、撮像支援処理はステップST158へ移行する。
ステップST158で、制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、現時点で光路に挿入されているBPF26Bよりも帯域幅が1段階広いBPF26Bを光路に挿入し、その後、撮像支援処理はステップST174へ移行する。
ステップST160で、制御部46Cは、透明ガラス板26Cが光路に挿入済みか否かを判定する。ステップST160において、透明ガラス板26Cが光路に挿入済みである場合は、判定が肯定されて、撮像支援処理はステップST174へ移行する。ステップST160において、透明ガラス板26Cが光路に挿入済みでない場合は、判定が否定されて、撮像支援処理はステップST162へ移行する。
ステップST162で、制御部46Cは、フィルタユニット26の動作を制御することで、透明ガラス板26Cを光路に挿入し、その後、撮像支援処理はステップST174へ移行する。
ステップST164で、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率が、ステップST150で取得された測光値に対応した変換効率であるか否かを判定する。ステップST164において、可変コンデンサ94の変換効率が、ステップST150で取得された測光値に対応した変換効率でない場合は、判定が否定されて、撮像支援処理はステップST166へ移行する。ステップST164において、可変コンデンサ94の変換効率が、ステップST150で取得された測光値に対応した変換効率である場合は、判定が肯定されて、撮像支援処理はステップST170へ移行する。
ステップST166で、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率が変更可能か否かを判定する。ステップST166において、可変コンデンサ94の変換効率が変更可能でない場合は、判定が否定されて、撮像支援処理はステップST170へ移行する。ステップST166において、可変コンデンサ94の変換効率が変更可能な場合は、判定が肯定されて、撮像支援処理はステップST168へ移行する。
ステップST168で、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率を、ステップST150で取得された測光値に対応する変換効率に変更し、その後、撮像支援処理はステップST170へ移行する。
ステップST170で、制御部46Cは、イメージセンサ18の感度が、ステップST150で取得された測光値に対応した感度であるか否かを判定する。ステップST170において、イメージセンサ18の感度が、ステップST150で取得された測光値に対応した感度でない場合は、判定が否定されて、撮像支援処理はステップST172へ移行する。ステップST170において、イメージセンサ18の感度が、ステップST150で取得された測光値に対応した感度である場合は、判定が肯定されて、撮像支援処理はステップST174へ移行する。
ステップST172で、制御部46Cは、ステップST150で取得された測光値に応じてアナログゲインを調整し、その後、撮像支援処理はステップST174へ移行する。
ステップST174で、制御部46Cは、撮像支援処理を終了させる条件(以下、「撮像支援処理終了条件」と称する)を満足したか否かを判定する。撮像支援処理終了条件の一例としては、撮像支援処理を終了させる指示が受付デバイス84(図7参照)によって受け付けられた、という条件が挙げられる。ステップST174において、撮像支援処理終了条件を満足していない場合は、判定が否定されて、撮像支援処理はステップST150へ移行する。ステップST174において、撮像支援処理終了条件を満足した場合は、判定が肯定されて、撮像支援処理が終了する。
このように、図19に示す撮像支援処理がCPU46によって実行されることで、測光値の低下に伴って、イメージセンサ18の感度の制御が行われ、かつ、波長帯域幅を広くする順番で複数の光学フィルタが光路に挿入される。これにより、撮像領域の明るさが低下したにも関わらず、イメージセンサ18の感度も高めず、広さが異なる波長帯域幅のうち最も狭い波長帯域幅に対応するBPF26B(第1BPF26B1)の使用を維持する場合に比べ、高画質の撮像画像を得ることができる。
上記実施形態では、遠距離撮像支援処理(図17参照)がCPU46によって実行されることで、可変コンデンサ94の変換効率が3段階目の変換効率に引き上げられてから、波長帯域幅を広くする順番で複数の光学フィルタが光路に挿入される形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、可変コンデンサ94の変換効率が3段階目の変換効率に引き上げられる前に、波長帯域幅を広くする順番で複数の光学フィルタが光路に挿入されるようにしてもよい。
この場合、例えば、図20に示すように、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率を上げ、可変コンデンサ94の変換効率が2段階目の変換効率に達した場合に、フィルタユニット26の動作を制御することで、フィルタユニット26に対して、波長帯域幅を広くする順番でBPF26Bを光路に挿入させる。制御部46Cは、フィルタユニット26の全てのBPF26Bを使用した場合、フィルタユニット26の動作を制御することで、透明ガラス板26Cを光路に挿入する。この段階で、イメージセンサ18の感度が不足している場合、制御部46Cは、可変コンデンサ94の変換効率を3段階目の変換効率に上げる。可変コンデンサ94の変換効率が3段階目の変換効率に引き上げられても、イメージセンサ18の感度が不足している場合、制御部46Cは、取得部46Aによって取得された測光値に応じてアナログゲインを上げる。
このように、可変コンデンサ94の変換効率が3段階目の変換効率に引き上げられる前に、波長帯域幅を広くする順番で複数の光学フィルタが光路に挿入されるのは、2段階目の変換効率の方が3段階目の変換効率の場合よりもノイズの影響が少ないからである。従って、本構成によれば、可変コンデンサ94の変換効率が3段階目の変換効率に引き上げられてから波長帯域幅を広くする順番で複数の光学フィルタが使用される場合に比べ、ノイズの影響が少ない撮像画像を得ることができる。
上記実施形態では、イメージセンサ18の感度の制御と信号処理装置54で行われる処理とを切り離して説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、制御部46Cは、イメージセンサ18の感度の制御の影響を受ける画像処理として予め定められた画像処理が撮像画像に対して与える影響の度合いを示すパラメータを、イメージセンサ18の感度の制御状態に応じて変更するようにしてもよい。
この場合、一例として図21に示すように、制御部46Cは、イメージセンサ18の感度の制御状態に応じて画質影響パラメータを変更する。画質影響パラメータとは、信号処理装置54で行われる特定画像処理が撮像画像の画質に対して与える影響の度合いを示すパラメータを指す。ここで、特定画像処理としては、例えば、撮像画像に対するコントラスト調整が挙げられる。ここでは、コントラスト調整を例示しているが、これはあくまでも一例に過ぎず、特定画像処理は、イメージセンサ18の感度の制御の影響を受ける画像処理であれば如何なる画像処理であってもよい。イメージセンサ18の感度の制御の影響は、例えば、特定画像処理が行われた撮像画像の画質として現れる。
制御部46Cは、信号増幅量を大きくするのに伴って、画質影響パラメータを小さくする。これにより、イメージセンサ18の感度の制御状態に関わらず常に同レベルで特定画像処理が撮像画像に対して実行される場合に比べ、イメージセンサ18の感度の制御の影響を受ける特定画像処理が原因で撮像画像の画質が低下することを抑制することができる。
なお、特定画像処理(例えば、特に、コントラスト調整)は、ズームレンズ22の動きの影響も受ける。そこで、一例として図22に示すように、制御部46Cは、第1位置センサ74での第1検出結果に基づいてズームレンズ22の動きを把握し、ズームレンズ22が静止している間に信号処理装置54に対して特定画像処理を実行させ、ズームレンズ22が移動している間に信号処理装置54に対して特定画像処理を実行させない。これにより、特定画像処理がズームレンズ22の移動中に行われる場合に比べ、ズームレンズ22の移動中に撮像領域が撮像されることによって得られる複数の撮像画像間で生じるハンチングを抑制することができる。
上記実施形態では、測光値に応じて優先順位が決定される形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されず、外部から与えられた指示(例えば、受付デバイス84によって受け付けられた指示)に従って決定部46Bによって優先順位が決定されるようにしてもよい。
上記実施形態では、制御部46Cがアナログゲインを上げることで信号増幅量を大きくする形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されず、制御部46Cは、信号処理装置54のデジタルゲインを上げるようにしてもよい。すなわち、制御部46Cは、撮像画像を処理する回路のゲインを上げるようにすればよい。
上記実施形態では、ターレット方式のフィルタユニット26を例示したが、本開示の技術はこれに限定されず、直線状に並べられた複数の光学フィルタをスライド方式で光路に挿脱可能なフィルタユニットを用いてもよい。
上記実施形態では、透明ガラス板26Cが例示されているが、本開示の技術はこれに限定されず、ガラス以外の他の透光性素材で形成されたプレートであってもよく、BPF26Bと同一の光路長を有する透光性プレートであればよい。
上記実施形態では、コントローラ42が、CPU46、NVM48、及びRAM50を有するコンピュータによって実現される形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、コントローラ42は、ASIC、FPGA、及び/又はPLDを含むデバイスであってもよい。また、コントローラ42は、ハードウェア構成及びソフトウェア構成の組み合わせによって実現されてもよい。
上記実施形態では、NVM48に撮像支援処理プログラム92が記憶されているが、本開示の技術はこれに限定されず、一例として図23に示すように、非一時的記憶媒体であるSSD又はUSBメモリなどの任意の可搬型の記憶媒体200にプログラムが記憶されていてもよい。この場合、記憶媒体200に記憶されている撮像支援処理プログラム92がコントローラ42にインストールされ、CPU46は、撮像支援処理プログラム92に従って、上述した撮像支援処理を実行する。
また、通信網(図示省略)を介してコントローラ42に接続される他のコンピュータ又はサーバ装置等の記憶部に撮像支援処理プログラム92を記憶させておき、撮像装置10の要求に応じて撮像支援処理プログラム92がコントローラ42にダウンロードされてインストールされるようにしてもよい。
上記実施形態では、CPU46を例示したが、本開示の技術はこれに限定されず、複数のCPUを用いてもよい。
上記の撮像支援処理を実行するハードウェア資源としては、次に示す各種のプロセッサを用いることができる。プロセッサとしては、例えば、上述したように、ソフトウェア、すなわち、撮像支援処理プログラム92を実行することで、撮像支援処理を実行するハードウェア資源として機能する汎用的なプロセッサであるCPUが挙げられる。また、プロセッサとしては、例えば、FPGA、PLD、又はASICなどの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路が挙げられる。何れのプロセッサにもメモリが内蔵又は接続されており、何れのプロセッサもメモリを使用することで撮像支援処理を実行する。
撮像支援処理を実行するハードウェア資源は、これらの各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種または異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGAの組み合わせ、又はCPUとFPGAとの組み合わせ)で構成されてもよい。また、撮像支援処理を実行するハードウェア資源は1つのプロセッサであってもよい。
1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアント及びサーバなどのコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが、撮像支援処理を実行するハードウェア資源として機能する形態がある。第2に、SoCなどに代表されるように、撮像支援処理を実行する複数のハードウェア資源を含むシステム全体の機能を1つのICチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、撮像支援処理は、ハードウェア資源として、上記各種のプロセッサの1つ以上を用いて実現される。
更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路を用いることができる。
また、上述した撮像支援処理はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。
以上に示した記載内容及び図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、及び効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、及び効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容及び図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことは言うまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容及び図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。
本明細書において、「A及び/又はB」は、「A及びBのうちの少なくとも1つ」と同義である。つまり、「A及び/又はB」は、Aだけであってもよいし、Bだけであってもよいし、A及びBの組み合わせであってもよい、という意味である。また、本明細書において、3つ以上の事柄を「及び/又は」で結び付けて表現する場合も、「A及び/又はB」と同様の考え方が適用される。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記)
プロセッサと、
上記プロセッサに接続又は内蔵されたメモリと、を備え、
複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタを切替可能な切替機構と、上記使用フィルタを透過した光を受光するイメージセンサとを用いて被写体を撮像する撮像装置の動作を制御する撮像制御装置であって、
上記プロセッサは、外部から与えられた指示に従って上記切替機構の動作の制御と上記イメージセンサの感度の制御とを行う
撮像制御装置。
10 撮像装置
12 遠距離被写体
14 近距離被写体
16 撮像レンズ
18 イメージセンサ
18A 受光面
20 対物レンズ
22 ズームレンズ
24 絞り
26 フィルタユニット
26A 円板
26B BPF
26B1 第1BPF
26B2 第2BPF
26B3 第3BPF
26C 透明ガラス板
28 マスターレンズ
30 受光部
32 色フィルタ部
34 第1受光素子
36 第2受光素子
36B,36G,36R 受光素子
38 近赤外光画像
40 可視光画像
42 コントローラ
44 UI系装置
46 CPU
46A 取得部
46B 決定部
46C 制御部
48 NVM
50 RAM
52 バス
54 信号処理装置
56 イメージセンサドライバ
58 第1モータドライバ
60 第2モータドライバ
62 第3モータドライバ
64 第4モータドライバ
66 第1モータ
68 第2モータ
70 第3モータ
72 第4モータ
74 第1位置センサ
76 第2位置センサ
78 第3位置センサ
80 第4位置センサ
82 タッチパネル・ディスプレイ
84 受付デバイス
86 ディスプレイ
88 タッチパネル
90 ハードキー部
92 撮像支援処理プログラム
94 可変コンデンサ
96 A/D変換器
200 記憶媒体
FA 画角
FD フォトダイオード
OA 光軸

Claims (21)

  1. それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させる複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタを切替可能な切替機構と、前記使用フィルタを透過した光を受光するイメージセンサとを用いて被写体を撮像する撮像装置の動作を制御する撮像制御装置であって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに接続又は内蔵されたメモリと、を備え、
    前記プロセッサは、前記撮像装置によって撮像される前記被写体の明るさに基づく評価値に応じて前記切替機構の動作の制御と前記イメージセンサの感度の制御とを行い、
    前記感度は、変更可能であり、
    前記感度の制御として、前記感度を高める制御が行われ、
    前記感度が既定レベル以上に高められる前に、前記動作の制御として、前記切替機構に対して、前記波長帯域幅を広くする順番で前記使用フィルタを切り替えさせる制御が行われる
    撮像制御装置。
  2. 前記複数のフィルタは、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させる請求項1に記載の撮像制御装置。
  3. 前記プロセッサは、前記動作の制御と前記感度の制御とを、定められた優先順位に従って行う請求項1又は請求項2に記載の撮像制御装置。
  4. 前記プロセッサは、前記評価値が第1閾値以上の場合に、前記感度が第1既定条件を満足するまで前記感度の制御を前記動作の制御よりも優先して行う請求項1から請求項3の何れか一項に記載の撮像制御装置。
  5. 前記複数のフィルタは、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させ、
    前記プロセッサは、前記感度が第1基準感度を超えた場合に、前記動作を制御することで、前記切替機構に対して、前記波長帯域幅を広くする順番で前記使用フィルタを切り替えさせる請求項4に記載の撮像制御装置。
  6. 複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタを切替可能な切替機構と、前記使用フィルタを透過した光を受光するイメージセンサとを用いて被写体を撮像する撮像装置の動作を制御する撮像制御装置であって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに接続又は内蔵されたメモリと、を備え、
    前記プロセッサは、前記撮像装置によって撮像される前記被写体の明るさに基づく評価値に応じて前記切替機構の動作の制御と前記イメージセンサの感度の制御とを行い、
    前記複数のフィルタは、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させ、
    前記プロセッサは、前記評価値が第2閾値未満の場合に、前記感度を制御するよりも先に、前記動作を制御することで、前記切替機構に対して、前記波長帯域幅を広くする順番で前記使用フィルタを切り替えさせる
    撮像制御装置。
  7. 前記プロセッサは、前記複数のフィルタのうちの最も広い波長帯域幅に対応するフィルタが前記使用フィルタとして切り替えられたことを条件に、前記感度が第2既定条件を満足するまで前記感度の制御を行う請求項6に記載の撮像制御装置。
  8. 前記複数のフィルタは、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させ、
    前記プロセッサは、
    前記評価値の低下に伴って、
    前記感度を高める制御を行い、かつ、前記動作を制御することで、前記切替機構に対して、前記波長帯域幅を広くする順番で前記使用フィルタを切り替えさせる請求項1から請求項の何れか一項に記載の撮像制御装置。
  9. 前記感度は、前記イメージセンサによって前記被写体が撮像されることで得られた撮像画像に関する信号増幅量に基づいており、
    前記プロセッサは、前記イメージセンサの変換効率を制御することで前記信号増幅量を調整する請求項1から請求項の何れか一項に記載の撮像制御装置。
  10. 前記プロセッサは、前記変換効率を高めることで前記信号増幅量を大きくする請求項に記載の撮像制御装置。
  11. 前記プロセッサは、更に、前記撮像画像を処理する回路のゲインを上げることで前記信号増幅量を大きくする請求項又は請求項10に記載の撮像制御装置。
  12. 前記信号増幅量は、前記変換効率と前記ゲインとの和に対応する請求項11に記載の撮像制御装置。
  13. 前記プロセッサは、前記変換効率が上限に到達し、かつ、前記複数のフィルタのうちの最も広い波長帯域幅に対応するフィルタが前記使用フィルタとして切り替えられたことを条件に、前記ゲインのみで前記信号増幅量を大きくする請求項11又は請求項12に記載の撮像制御装置。
  14. 前記プロセッサは、前記フィルタに代えて透光性プレートが前記光路に挿入された状態で、前記ゲインのみで前記信号増幅量を大きくし、
    前記透光性プレートは、前記複数のフィルタと同一の光路長を有するプレートである請求項11から請求項13の何れか一項に記載の撮像制御装置。
  15. 前記複数のフィルタは、それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させ、
    前記異なる波長帯域幅は、赤外波長帯域内の波長帯域幅である請求項1から請求項14の何れか一項に記載の撮像制御装置。
  16. 前記異なる波長帯域幅の各々は、1550ナノメートルを中心とした波長帯域幅である請求項15に記載の撮像制御装置。
  17. 前記撮像装置は、ズームレンズを有し、
    前記プロセッサは、前記ズームレンズの移動の影響を受ける画像処理として予め定められた第1画像処理を前記ズームレンズの移動中に実行しない請求項1から請求項16の何れか一項に記載の撮像制御装置。
  18. 複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタを切替可能な切替機構と、前記使用フィルタを透過した光を受光するイメージセンサとを用いて被写体を撮像する撮像装置の動作を制御する撮像制御装置であって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに接続又は内蔵されたメモリと、を備え、
    前記プロセッサは、
    前記撮像装置によって撮像される前記被写体の明るさに基づく評価値に応じて前記切替機構の動作の制御と前記イメージセンサの感度の制御とを行い、
    前記感度の制御の影響を受ける画像処理として予め定められた第2画像処理が前記撮像装置によって撮像されることで得られた画像に対して与える影響の度合いを示すパラメータを、前記感度の制御状態に応じて変更する
    撮像制御装置。
  19. 請求項1から請求項18の何れか一項に記載の撮像制御装置と、
    前記イメージセンサと、
    を備える撮像装置。
  20. それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させる複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタを切替可能な切替機構と、前記使用フィルタを透過した光を受光するイメージセンサとを用いて被写体を撮像する撮像装置の動作を制御する制御方法であって、
    前記撮像装置によって撮像される前記被写体の明るさに基づく評価値に応じて前記切替機構の動作の制御と前記イメージセンサの感度の制御とを行うことを含み、
    前記感度は、変更可能であり、
    前記感度の制御として、前記感度を高める制御が行われ、
    前記感度が既定レベル以上に高められる前に、前記動作の制御として、前記切替機構に対して、前記波長帯域幅を広くする順番で前記使用フィルタを切り替えさせる制御が行われる
    制御方法。
  21. それぞれ異なる波長帯域幅の光を透過させる複数のフィルタが光路に選択的に挿入されて使用される使用フィルタを切替可能な切替機構と、前記使用フィルタを透過した光を受光するイメージセンサとを用いて被写体を撮像する撮像装置の動作を制御する撮像制御装置に対して適用されるコンピュータに処理を実行させるためのプログラムであって、
    前記撮像装置によって撮像される前記被写体の明るさに基づく評価値に応じて前記切替機構の動作の制御と前記イメージセンサの感度の制御とを行うことを含み、
    前記感度は、変更可能であり、
    前記感度の制御として、前記感度を高める制御が行われ、
    前記感度が既定レベル以上に高められる前に、前記動作の制御として、前記切替機構に対して、前記波長帯域幅を広くする順番で前記使用フィルタを切り替えさせる制御が行われる
    プログラム。
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