JP6559031B2 - Imaging device or surveillance camera device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置に関し、特に昼夜ともに被写体認識を可能とする監視カメラ装置に代表される、ネットワーク及びクライアントが接続された装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to an apparatus connected to a network and a client, represented by a monitoring camera apparatus that enables subject recognition both day and night.
特許文献1には、監視カメラ装置において赤外カットフィルタとダミーガラスを備えたフィルタ枠にアクチュエータを取り付け、入射開口部に対してフィルタ枠の位置を移動させることにより赤外カットフィルタとダミーガラスを切替える技術が開示されている。 In Patent Document 1, an actuator is attached to a filter frame provided with an infrared cut filter and a dummy glass in a surveillance camera device, and the position of the filter frame is moved with respect to an incident opening, whereby the infrared cut filter and the dummy glass are attached. A technique for switching is disclosed.
また、太陽光のような強い光が水面や窓ガラスに反射して、その反射光が入射する場合でも良好な画像を取得するために、反射光に多く含まれる特定の偏光成分を除去する偏光フィルタをカメラのレンズ前面に装着したものがある。特許文献2には、撮影方向が回動するカメラ装置において、カメラ部の前面の光入射部に偏光フィルタを配置し、カメラ装置が回動する間の短時間で偏光フィルタを光の透過方向に対して回転制御して不要光を除去する技術が開示されている。
In addition, polarized light that removes a specific polarization component contained in a large amount of reflected light in order to obtain a good image even when strong light such as sunlight is reflected on the water surface or window glass and the reflected light is incident. Some have a filter attached to the front of the camera lens. In
更に、特許文献3には、偏光フィルタをカメラのレンズ装置の内部に備えたものであって、レンズ装置に内蔵された絞り部に連動する偏光フィルタを光の透過方向に対して回転させることで反射光による画質の低下を防止する技術が開示されている。 Further, in Patent Document 3, a polarizing filter is provided inside a camera lens device, and the polarizing filter interlocked with a diaphragm unit built in the lens device is rotated with respect to the light transmission direction. A technique for preventing deterioration in image quality due to reflected light is disclosed.
しかしながら、特許文献2に開示された従来技術では、カメラ部の被写体側前面に偏光フィルタを配置している。そのため、広い画角範囲を撮影する必要がある監視カメラのレンズ構成では、一般的に前側のレンズが大きくなるため偏光フィルタも大きくなり、装置の小型化を妨げるという課題がある。
However, in the prior art disclosed in
また、特許文献3に開示された従来技術では、絞りの開口径に連動して偏光フィルタが挿入されるため、光量が必要になる夜間時において絞り値を絞ると偏光フィルタが挿入されるおそれがある。そして、絞り値を絞ると被写界深度を深くできるが、挿入された偏光フィルタにより全体光量の低下が引き起こされるので、撮像素子の感度を上げなければならず、結果として画質が低下するという課題がある。 In the prior art disclosed in Patent Document 3, since a polarizing filter is inserted in conjunction with the aperture diameter of the diaphragm, there is a risk that the polarizing filter may be inserted when the aperture value is reduced at night when the amount of light is required. is there. And, if the aperture value is reduced, the depth of field can be increased, but since the total amount of light is reduced by the inserted polarizing filter, the sensitivity of the image sensor must be increased, resulting in a decrease in image quality. There is.
また、偏光フィルタの透過膜を構成する成分は、赤外線が照射されると分解されやすく、透過膜の性能が劣化しやすいことが知られている。そのため、夜間時に遠くの被写体を認識させるために赤外線の照明が行われる監視カメラ装置に代表される、ネットワーク及びクライアントが接続された装置では、夜間時に照射する赤外線が偏光フィルタの経年劣化を早めるという課題がある。 In addition, it is known that the components constituting the transmission film of the polarizing filter are easily decomposed when irradiated with infrared rays, and the performance of the transmission film is likely to deteriorate. For this reason, in a device connected to a network and a client, such as a surveillance camera device that performs infrared illumination to recognize a distant subject at night, infrared light emitted at night accelerates the aging of the polarizing filter. There are challenges.
そこで、本発明の目的は上記の課題を解決するため、偏光成分を有する光学部材を用いて昼間時における被写体認識を可能にした小型な撮像装置を提供する。また、偏光成分を有する光学部材による光量不足を防止し、夜間時における画質の低下を防止した撮像装置を提供する。更に、偏光成分を有する光学部材の劣化を防止した撮像装置を提供する。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a small image pickup apparatus that can recognize a subject at daytime using an optical member having a polarization component in order to solve the above-described problems. In addition, an imaging apparatus is provided that prevents an insufficient amount of light due to an optical member having a polarization component, and prevents deterioration in image quality at night. Furthermore, an imaging apparatus is provided in which deterioration of an optical member having a polarization component is prevented.
上記目的を達成するために本発明は、レンズと、複数の赤外カットフィルタと、フィルタ状の素ガラスと、レンズの光路に対して光の偏光方向を任意に変えることができる光学部材と、撮像素子と、を備えた撮像装置であって、光学部材は、赤外カットフィルタと撮像素子との間に配置されていることを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention includes a lens, a plurality of infrared cut filters, a filter-like element glass, an optical member that can arbitrarily change the polarization direction of light with respect to the optical path of the lens, An image pickup apparatus comprising: an image pickup device, wherein the optical member is disposed between the infrared cut filter and the image pickup device.
本発明によれば、昼間時における強い反射光を除去して被写体認識を可能にした小型な撮像装置を提供することができる。また、夜間時における光量不足を防止し、画質の低下を防止した小型な撮像装置を提供することができる。更に、偏光成分を有する光学部材の劣化を防止した小型な撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a small imaging device that can recognize a subject by removing strong reflected light in the daytime. In addition, it is possible to provide a small imaging device that prevents a shortage of light quantity at night and prevents deterioration in image quality. Furthermore, it is possible to provide a small imaging device that prevents deterioration of an optical member having a polarization component.
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施例]
図1は、本発明の第1の実施例によるネットワークカメラ(撮像装置)の分解斜視図である。監視カメラ装置に代表されるネットワークカメラは、ネットワーク及びクライアントが接続された装置である。ネットワークカメラは、ドームカバー41、ドーム42、レンズ装置43及びパンチルトローテーションユニット44により構成されている。ネットワークカメラに入射した光は、レンズ装置43を通過し後述の撮像素子9に照射することで像を結び、映像を表示することが可能となる。
[First embodiment]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a network camera (imaging device) according to a first embodiment of the present invention. A network camera represented by a monitoring camera device is a device to which a network and a client are connected. The network camera includes a
レンズ装置43は、パンチルトローテーションユニット44に固定されている。そして、ドームカバー41とビス40とによりドーム42がパンチルトローテーションユニット44に固定されている。パンチルトローテーションユニット44により、レンズ装置43とドーム42とは、パン、チルト、ローテーション方向に回転可能となっている。なお、ドームカバー41側を前側、パンチルトローテーションユニット44側を後側と定義する。レンズ装置43は、前側レンズ鏡筒部1aと後側レンズ鏡筒部1bとによって構成されている。
The
図2は、前側レンズ鏡筒部1aの分解斜視図である。前側レンズ鏡筒部1aは、前側より順に配置されている前側固定枠16、第1群レンズL1、絞りユニット21、第2群レンズL2、後側固定枠26等によって構成されている。そして、これらの部材を光軸OLの方向に結合させるように、前側固定枠16と後側固定枠26とがビス15によって結合されている。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
上記のように前側レンズ鏡筒部1aは、第1群レンズL1及び第2群レンズL2の2つの群レンズを備えており、第1群レンズL1は、第1可動枠17に保持されている。第1可動枠17には、スリーブ17sとU溝17uとが備えられており、スリーブ17sには、光軸OLの方向に延出する第1ガイドバー18が係合するとともに、U溝17uには、光軸OLの方向に延出する第2ガイドバー19が係合する。第1群レンズL1は、第1ガイドバー18とスリーブ17sとによって、光軸OLの方向に移動可能に支持され、第2ガイドバー19とU溝17uとによって、第1ガイドバー18周りの回転が規制されている。
As described above, the front
第1ラック20は、不図示の第1ラックバネにより光軸OLの方向及び回転方向に付勢された状態で第1可動枠17に固定されるとともに、後側固定枠26にビス27で固定されたステッピングモーターM17のネジ部に係合する。そして、第1ラック20は、ネジ部の回転によって第1可動枠17とともに、光軸OLの方向に移動することが可能である。そして、第1可動枠17が移動することにより、第1群レンズL1を光軸OLの方向に移動させて合焦動作が行なわれる。
The
絞りユニット21は、後側固定枠26に不図示のビスによって固定されており、絞りユニット21を制御することによりレンズ装置43の光量が調整される。
The
第2群レンズL2は、第2可動枠22に保持されている。第2可動枠22には、スリーブ22sとU溝22uとが備えられており、スリーブ22sには、光軸OLの方向に延出する第3ガイドバー23が係合するとともに、U溝22uには、光軸OLの方向に延出する第4ガイドバー24が係合する。第2群レンズL2は、第3ガイドバー23とスリーブ22sとによって、光軸OLの方向に移動可能に支持され、第4ガイドバー24とU溝22uとによって、第3ガイドバー23周りの回転が規制される。
The second group lens L2 is held by the second
第2ラック25は、不図示の第2ラックバネにより光軸OLの方向及び回転方向に付勢された状態で第2可動枠22に固定されるとともに、後側固定枠26にビス27で固定されたステッピングモーターM22のネジ部に係合する。そして、第2ラック25は、ネジ部の回転によって第2可動枠22とともに光軸OLの方向に移動することが可能である。そして、第2可動枠22が移動することにより、第2群レンズL2を光軸OLの方向に移動させて変倍動作が行なわれる。
The second rack 25 is fixed to the second
フォトインタラプタ28、29は、不図示のFPC(フレキシブルプリント基板)に半田付けされるとともに、後側固定枠26に固定されている。FPCは、後側固定枠26に固定されたステッピングモーターM17、M22に接続されており、FPCに通電することによりステッピングモーターM17、M22を駆動することができる。
The photo interrupters 28 and 29 are soldered to an unillustrated FPC (flexible printed circuit board) and are fixed to the rear fixed
フォトインタラプタ28は、第1可動枠17が移動する移動領域上に配置されており、フォトインタラプタ28の出力及びステッピングモーターM17の回転によって第1可動枠17の位置を制御することができる。フォトインタラプタ29は、第2可動枠22が移動する移動領域上に配置されており、フォトインタラプタ29の出力及びステッピングモーターM22の回転によって第2可動枠22の位置を制御することができる。
The
上記のように後側固定枠26には、ステッピングモーターM17、M22及びフォトインタラプタ28、29等が取り付けられる他、光軸OLの下流方向(後側)には、後側レンズ鏡筒部1b(図3参照)が取り付けられる。また、後側固定枠26には、入射開口部30が光軸OL上に設けられている。
As described above, stepping motors M17 and M22,
次に、後側レンズ鏡筒部1bの構成について説明する。図3は、後側レンズ鏡筒部1bの分解斜視図である。後側レンズ鏡筒部1bは、前側より順に配置されているステッピングモーターM2、フィルタターレット2、偏光フィルタ保持枠6、ステッピングモーターM6、センサーホルダー8、撮像素子ユニット10、画像処理部11等によって構成されている。
Next, the configuration of the
フィルタターレット2は、複数の赤外カットフィルタ3a、3b及びフィルタ状の素ガラス4を備え、これらフィルタがフィルタターレット2の一平面に配置されている。このようなフィルタの配置は、撮像装置の小型化に寄与する。赤外カットフィルタ3a、3bの一方の側の表面には、紫外線カットコーティングを、他方の側の表面には、反射防止コーティングを施すことにより、外光による紫外線の影響や映像に有害な光の影響を低減するとともに良好な映像を得ることができる。
The
フィルタターレット2の赤外カットフィルタ3aの後側の周囲には、スペーサー5が固定されるとともに、該スペーサー5により偏光フィルタ7を保持する偏光フィルタ保持枠6が光軸OLと平行な軸の周りに回転可能に配置されている。即ち、偏光フィルタ7は、赤外カットフィルタ3a、3bのうちの1つの赤外カットフィルタ3aに重なって配置されている。フィルタターレット2は、ステッピングモーターM2により回転させることが可能である。このように偏光フィルタ7を1つの赤外カットフィルタ3aに予め取付けることにより、それぞれを別々に備える場合と比べて、撮像装置を小型化することができる。
A spacer 5 is fixed around the rear side of the
ステッピングモーターM2によりフィルタターレット2が回転すると、赤外カットフィルタ3a、3b及びフィルタ状の素ガラス4は、光軸OLに対してフィルタターレット2の回転方向に切替えられる。フィルタターレット2の回転により、赤外カットフィルタ3aを光軸OL上に配置すると、赤外カットフィルタ3aと重なっている偏光フィルタ7は、赤外カットフィルタ3aと、図示せぬローパスフィルタを備えた撮像素子9の間に位置する。このように、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aを用いることにより、昼間時における被写体認識が可能となる。また、従来の撮像装置のようなカメラ部の被写体側前部に偏光部材が位置する場合と比べ、本発明のように偏光フィルタ7が赤外カットフィルタ3aと撮像素子9との間に位置する構成にすると、撮像装置を小型化することができる。
When the
更にフィルタターレット2を回転させると、光軸OLに赤外カットフィルタ3bのみの挿入、及びフィルタ状の素ガラス4のみの挿入をすることができる。フィルタターレット2の回転により、赤外カットフィルタ3a、3bを光軸OL上から退避させ、その代わりにフィルタ状の素ガラス4を挿入することで、夜間時における画質の低下を防止できる。また、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aは、光軸OLから退避されるので、夜間に照射される赤外線から保護され、偏光成分を有する光学部材の劣化が防止される。偏光フィルタ保持枠6は、ステッピングモーターM6により回転させることができる。フィルタターレット2を回転させてフィルタを切替えるフィルタ切替え機構、及び偏光フィルタ保持枠6を回転させる機構については、後述する。
When the
センサーホルダー8は、ビス12によって前側レンズ鏡筒部1aの後側固定枠26に固定されている。センサーホルダー8には、撮像素子ユニット(センサープレート)10が撮像素子用ビス13によって固定されている。撮像素子ユニット10は、撮像素子9と板金とを一体化して構成されるとともに、レンズ装置43と一体化されている。そして、撮像素子ユニット10には、後側に画像処理部11が固定されている。
The
次に、第1の実施例のフィルタ切替え機構について図4を参照して説明する。図4は、本発明の第1の実施例におけるレンズ装置43を光軸OLの後側から見た図であって、理解しやすいようにセンサーホルダー8、撮像素子ユニット10及び画像処理部11の記載が省略されている。
Next, the filter switching mechanism of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a view of the
フィルタターレット2を回転させるステッピングモーターM2の回転軸には、ギアM2Gが設けられている。ギアM2Gは、後側固定枠26に固定されたアイドラギア2IGと噛み合い、アイドラギア2IGがフィルタターレット2の外周に形成されたギア2Gと噛み合うことにより、ステッピングモーターM2の回転がフィルタターレット2に伝えられる。そして、フィルタターレット2は、フィルタターレット2の回転軸2Aを中心に回転し、赤外カットフィルタ3a、3b及びフィルタ状の素ガラス4の3枚のフィルタ要素の位置を光の入射開口部30(図3参照)に対して変更することができる。フィルタ切替え機構は、ステッピングモーターM2、ギアM2G、アイドラギア2IG及びフィルタターレット2から構成され、本発明の切替え手段に相当する。
A gear M2G is provided on the rotation shaft of the stepping motor M2 that rotates the
次に、偏光フィルタ7が取付けられた偏光フィルタ保持枠6を回転させる機構について説明する。まず、赤外カットフィルタ3aが光の入射開口部30の位置になるようにフィルタターレット2を回転させて、偏光フィルタ保持枠6の外周に形成されたギア6Gをアイドラギア6IGに噛み合わせる。偏光フィルタ保持枠6は、光軸OLに平行な軸周りに回転可能なスペーサー5を挟んで(不図示)、フィルタターレット2に取り付けられている。偏光フィルタ保持枠6を回転させるステッピングモーターM6の出力軸には、ギアM6Gが設けられている。ギアM6Gは、後側固定枠26に固定されたアイドラギア6IGと噛み合い、アイドラギア6IGが偏光フィルタ保持枠6のギア6Gと噛み合うことにより、ステッピングモーターM6の回転が偏光フィルタ保持枠6に伝えられる。そして、偏光フィルタ保持枠6を回転することにより、偏光フィルタ7が入射光を偏光する所望の角度に設定される。このようにして、偏光フィルタ7の偏光方向をレンズの光路に対して任意に変えることができる。
Next, a mechanism for rotating the polarizing
フィルタターレット2を回転させて、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aが光軸OLから外れると、アイドラギア6IGと偏光フィルタ保持枠6のギア6Gとの噛み合いが離れる。そして、ステッピングモーターM6の回転が偏光フィルタ保持枠6に伝わらなくなる。偏光フィルタ7が取付けられた偏光フィルタ保持枠6を回転させる機構は、ステッピングモーターM6、ギアM6G、アイドラギア6IG及び偏光フィルタ保持枠6から構成され、本発明の光学部材を回転させる回転手段に相当する。第1の実施例では、偏光フィルタ保持枠6を回転させる機構は、フィルタ切替え機構と独立に駆動されている。
When the
図5は、本発明の第1の実施例におけるレンズ装置43において、フィルタターレット2を回転させるとともに、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aを入射開口部30の領域に配置した図である。この配置により、偏光フィルタ7は、赤外カットフィルタ3aと撮像素子9との間に位置するようになる。入射開口部30の領域を通過した光は、赤外カットフィルタ3a及び偏光フィルタ7を通過して撮像素子9に入射する。図5に示した配置は、太陽光のような強い光が水面や窓ガラスに反射して発生する反射光が入射する場合に選択される。
FIG. 5 is a diagram in which in the
図6は、本発明の第1の実施例におけるレンズ装置43において、フィルタターレット2を回転させるとともに、入射開口部30からの光を赤外カットフィルタ3bに通過させるように赤外カットフィルタ3bを配置した図である。この配置により、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aは、入射開口部30から退避しているため、入射開口部30の領域を通過した光は、赤外カットフィルタ3bのみを通過し、偏光フィルタ7に入射せず撮像素子9に入射する。なお、赤外カットフィルタ3bのみ配置されるので、赤外カットフィルタ3aと偏光フィルタ7とが挿入される場合に対して、偏光フィルタ7の厚さ分の光路長を補正する必要がある。そのため、偏光フィルタ7の厚さに対応する光路長を有するフィルタ状の補正ガラス(不図示)を赤外カットフィルタ3bの面に張り合わせており、全体の光路長を補正している。
FIG. 6 shows an arrangement of the
図6に示した配置は、偏光成分を多く含む反射光が少なく、光量確保を優先したい場合に選択される。この配置により、昼間時に撮影できる自由度が高くなる。なお、赤外カットフィルタ3a、3bのいずれも、本実施例ではフィルタ基材の特性がフィルタ厚さに影響するフィルタが使用されているが、赤外カット特性を有するコーティングを施したガラスフィルターが使用されても良い。そのようなガラスフィルターを使用する場合は、上記のような補正ガラスにより光路長を補正する必要はない。
The arrangement shown in FIG. 6 is selected when there is little reflected light containing a large amount of polarization components and priority is given to securing the amount of light. With this arrangement, the degree of freedom for photographing in the daytime is increased. In addition, although all of the
図7は、本発明の第1の実施例におけるレンズ装置43において、フィルタターレット2を回転させるとともに、入射開口部30からの光をフィルタ状の素ガラス4に通過させるようにフィルタ状の素ガラス4を配置した図である。この配置により、偏光フィルタ7は、入射開口部30から退避しているため、入射開口部30の領域を通過した光は、フィルタ状の素ガラス4のみを通過し、偏光フィルタ7に入射せず撮像素子9に入射する。フィルタ状の素ガラス4のみ配置されるので、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aが挿入される場合に対して、偏光フィルタ7の厚さの光路長を補正する必要がある。そのため、偏光フィルタ7の厚さに対応する光路長となるようにフィルタ状の素ガラス4の厚さを厚くしており、全体の光路長を補正している。
FIG. 7 shows a filter-shaped elemental glass that rotates the
上記のようなフィルタ切替え機構により、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aが配置される場合と、赤外カットフィルタ3bのみが配置される場合と、フィルタ状の素ガラス4のみが配置される場合とを切替えることができる。更に昼間時には、偏光フィルタ7のような光学部材をレンズの光軸OLと平行な軸上で回転させる機構の切替えの有無が選択可能となる。また、夜間時には偏光フィルタ7自体を退避させ、又はフィルタ状の素ガラス4のみとする選択が可能となる。これにより、夜間時における画質の劣化の低下を防止することができる。更に、偏光成分を有する偏光フィルタ7の劣化を防止することができる。また、第1の実施例では、2つのステッピングモーターM2、M6を用いて、フィルタターレット2と偏光フィルタ7を同時に回転させてフィルタを設定することができるので、フィルタ切替えの時間を高速化できる利点を有する。
When the
次に、フィルタターレット2の回転角度及び各フィルタの位置の検出方法、偏光フィルタ7の回転角度の検出方法について図4を参照して説明する。フィルタターレット2の外周部分の一部には、遮光板部2Cが設けられている。また、偏光フィルタ保持枠6の外周部分の一部にも遮光板部6Cが設けられている。センサーホルダー8(不図示)には、フォトインタラプタ2Pa、2Pb及び6Pが設けられている。
Next, a method for detecting the rotation angle of the
フォトインタラプタ2Pa、2Pbは、遮光板部2Cが通過したことによる閾値電圧の値を取得するとともに、フィルタターレット2の初期位置を検出する。その初期位置の情報と、ステッピングモーターM2の回転角度の入力値とからフィルタの位置が算出される。同様に、フォトインタラプタ6Pは、遮光板部6Cが通過したことによる閾値電圧の値を取得するとともに、偏光フィルタ保持枠6の初期位置を検出する。その初期位置の情報と、ステッピングモーターM6の回転角度の入力値とから偏光フィルタ7の回転角度が算出される。
The photo interrupters 2Pa and 2Pb acquire the value of the threshold voltage due to the passage of the light shielding plate 2C and detect the initial position of the
次に、本発明の第1の実施例におけるレンズ装置43を備えた撮像装置の構成を図8に示すブロック図を参照して説明する。撮像装置は、屋外に配置されるカメラ部51と、カメラ部51を操作する操作ユニット71とから構成され、両者は通信手段81を介して接続されている。
Next, the configuration of the image pickup apparatus including the
カメラ部51には、レンズ部63、撮像部64及び処理部65が備えられている。レンズ部63(図2の第1群レンズL1、第2群レンズL2に相当)を透過した光を受けた撮像部64(図3の撮像素子9に相当)は、光を電気信号に変換して画像信号として出力する。処理部65(図3の画像処理部11に相当)は、出力された画像信号に対して欠陥補正や色補正等の所定の画像処理を実行する。更に、処理部65は画像信号を演算することによって、画像の輝度を取得することが可能である。
The
また、カメラ部51には、操作ユニット71の操作に応じて、パンチルトローテーションユニット44やレンズ装置43の動作等を制御する制御CPU52が備えられている。この制御CPU52にチルト駆動部53、パン駆動部54、絞りユニット21を駆動する絞り駆動部55、フィルタターレット駆動部56、偏光フィルタ駆動部57及び処理部65が接続されている。
Further, the
チルト駆動部53及びパン駆動部54は、パンチルトローテーションユニット44を駆動する。また、チルト駆動部53及びパン駆動部54は、カメラのチルト角度、及びパン位置を検出する検出手段(パン・チルト検出手段に相当)を有しており、その検出結果は制御CPU52に通知される。
The tilt driving unit 53 and the pan driving unit 54 drive the pan /
フィルタターレット駆動部56は、ステッピングモーターM2を制御するとともに、フィルタターレット2を駆動する。また、フィルタターレット駆動部56には、フィルタターレット2の回転角度位置を検出する検出手段としてのフォトインタラプタ2Pa、2Pbが接続されており、検出された値は制御CPU52に通知される。同様に、偏光フィルタ駆動部57は、ステッピングモーターM6を制御するとともに、偏光フィルタ保持枠6を駆動する。また、偏光フィルタ駆動部57には、偏光フィルタ保持枠6の回転角度位置を検出する検出手段としてのフォトインタラプタ6Pが接続されており、検出された値は制御CPU52に通知される。
The filter
また、制御CPU52には、偏光フィルタ7の回転角度ステップ(角度分解能)を記憶する偏光フィルタ回転角度記憶手段58、フィルタターレット2の回転角度ステップ(角度分解能)を記憶するフィルタターレット回転角度記憶手段59が接続されている。制御CPU52は、偏光フィルタ回転角度記憶手段58、フィルタターレット回転角度記憶手段59に記憶された情報を随時読み出すことができる。更に、制御CPU52には、偏光フィルタ7の偏光成分の輝度差分を把握する偏光フィルタ輝度演算手段60、フィルタターレット2の回転角度を演算するフィルタターレット位置演算手段61が接続されている。また、処理部65により取得された画像の輝度の情報が制御CPU52に通知される。
The
更に、フィルタターレット位置演算手段61には、偏光フィルタ7の回転角度を演算する偏光フィルタ位置演算手段62が接続されている。上記の演算手段の結果に基づき、撮像素子9に偏光成分の除去された最適な光が入射するか否かが判断される。
Further, the filter turret position calculation means 61 is connected to a polarization filter position calculation means 62 for calculating the rotation angle of the
操作ユニット71は、操作ユニットCPU72を有し、この操作ユニットCPU72には、カメラ部51のパン駆動部54、チルト駆動部53の動作及び絞り駆動部55内の絞り羽根の開閉動作を指示する操作部73が接続されている。なお、操作者(オペレータ)は、カメラで撮影された映像を図示せぬモニターによって確認しながら、操作部73を操作して所望の被写体を撮影し、表示手段74に表示させることができる。
The
次に、レンズ装置43のフィルタターレット2及び偏光フィルタ7の回転動作の制御について、図9(A)、(B)のフローチャートを参照して説明する。なお、本発明の撮像装置は、撮像装置の電源が入れられた初期動作時に初期設定が実行される。初期設定の動作として、まず、赤外カットフィルタ3bのみがレンズの光路上に位置するように(図6参照)、フィルタターレット2を回転させる。そして、赤外カットフィルタ3bのみを通過した光により得られる画像に基づいて、画像全体の輝度を算出する。画像全体の輝度の値から、ある一定以上の変化(閾値)がある場合、フィルタ状の素ガラス4(図7参照)に切替わるように初期設定が実行される。
Next, the control of the rotation operation of the
フィルタ設定処理を開始すると、ステップS101において、使用フィルタを決定するフローを行う。本フローはサブルーチンとなっており、図9(B)を用いて説明する。まず初めに、ステップSS11において、画像全体の輝度を取得する。なお、輝度を取得するのは画像全体でなくてもよく、ユーザー等によって指定された所定の範囲で行ってもよい。また、画像の輝度以外にも撮像装置が保有する暦と時刻、太陽の位置、GPS、気温、湿度等の情報を取得して用いてもよい。それらの情報は操作ユニット71から取得してもよいし、備えられた専用の検出手段から取得してもよい。また、上記の情報を用いて使用フィルタ決定に用いる閾値を変化させてもよい。
When the filter setting process is started, a flow for determining a filter to be used is performed in step S101. This flow is a subroutine and will be described with reference to FIG. First, in step SS11, the luminance of the entire image is acquired. Note that the luminance may not be acquired for the entire image, but may be performed within a predetermined range designated by the user or the like. In addition to the luminance of the image, information such as the calendar and time held by the imaging device, the position of the sun, GPS, temperature, and humidity may be acquired and used. Such information may be acquired from the
次に、ステップSS12において、画像全体の輝度が所定の閾値以上の値であるか否かを判定する。この判定は、太陽光等の強い光を受ける被写体の画像が撮像装置に入射する可能性が高い昼間の撮影であるか、若しくはその可能性が低い夜間の撮影であるかの撮影条件を判定する。画像全体の輝度が所定の閾値より低く、夜間であると判定(NOと判定)された場合、ステップSS17へ進み、フィルタターレット2上のフィルタ状の素ガラス4を挿入すると決定する。なお、ステップSS12における判定手段は、本発明の昼間時若しくは夜間時を判定する手段に相当する。
Next, in step SS12, it is determined whether or not the brightness of the entire image is a value equal to or greater than a predetermined threshold value. This determination is performed based on whether the image of a subject that receives strong light such as sunlight is a daytime shooting that is highly likely to be incident on the imaging device or a nighttime shooting that is less likely to be performed. . When the brightness of the entire image is lower than the predetermined threshold value and it is determined that it is nighttime (determined as NO), the process proceeds to step SS17, and it is determined that the filter-like
一方、画像全体の輝度が所定の閾値より高く、昼間であると判定(YESと判定)された場合、ステップSS13において、画像内における所定の閾値以上の輝度の画素をカウントする。例えば、レンズ装置43を通過した光量が大きい場合、撮像素子9による撮像画素中に蓄えることができる電子量が飽和し、結果として画像が白く見える(白飛び)画素、いわゆる飽和レベルの画素をカウントする。
On the other hand, when it is determined that the luminance of the entire image is higher than the predetermined threshold and is daytime (determined as YES), pixels having a luminance equal to or higher than the predetermined threshold in the image are counted in step SS13. For example, when the amount of light that has passed through the
次に、ステップSS14において、画像内に強い光が局所的に入射しているか否かを判定する。ステップSS13でカウントされた所定の閾値以上の輝度の画素が所定の数以上であれば、強い光が入射していると判定し、そうでなければ、強い光が入射していないと判定する。もし、強い光が入射していると判定(YESと判定)された場合、ステップSS15へ進み、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aを挿入すると決定する。また、強い光がないと判定(NOと判定)された場合、ステップSS16へ進み、赤外カットフィルタ3bを挿入すると決定する。そして、使用フィルタ決定のフローを終了する。
Next, in step SS14, it is determined whether or not strong light is locally incident on the image. If the number of pixels having a luminance equal to or higher than the predetermined threshold counted in step SS13 is equal to or higher than the predetermined number, it is determined that strong light is incident, and otherwise, it is determined that strong light is not incident. If it is determined that strong light is incident (YES), the process proceeds to step SS15 and it is determined to insert the
説明を図9(A)に戻す。ステップS102において、現在のフィルタターレット2の回転角度を取得する。次に、ステップS103において、ステップS101で決定した使用フィルタが光軸OL上に挿入されるようにフィルタターレット2を駆動する。
The description returns to FIG. In step S102, the current rotation angle of the
ステップS103で駆動したフィルタターレット2により、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aが光軸OL上に挿入されたか否かをステップS104にて判定する。偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aが挿入されていないと判定(NOと判定)された場合、ステップS110へ進み、フィルタ設定処理を終了し撮影動作等を開始する。
In step S104, the
ステップS104において、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3aが挿入されたと判定(YESと判定)された場合、ステップS105に進み、現在の偏光フィルタ7の回転角度を取得する。
If it is determined in step S104 that the
ステップS106において、偏光フィルタ7は、一定の角度分解能で駆動される。そのため、偏光フィルタ7は、一定の角度だけ回転した後、その位置で保持される。
In step S106, the
ステップS107において、偏光フィルタ7を通過した画像の輝度を取得する。ここでは、画像を複数のブロックに分割しそれぞれのブロックの輝度を取得する。なお、取得する範囲は画像全体でなくても、例えば画像中心付近等の所定の範囲内で取得するようにしてもよい。
In step S107, the luminance of the image that has passed through the
ステップS108において、各ブロックで取得された輝度が所定の値以上となっているブロックの個数をカウントする。そして、カウントしたブロックの個数とその時の偏光フィルタ7の偏光角度とを合わせて記憶する。
In step S108, the number of blocks whose luminance acquired in each block is equal to or higher than a predetermined value is counted. Then, the number of counted blocks and the polarization angle of the
次に、ステップS109において、輝度の強い反射光が除去されているか否かが判定される。即ち、ステップS108で記憶したブロックの個数が所定の値以下と判定(YESと判定)された場合、輝度の強い反射光は除去されていると判断し、ステップS110へ進み、フィルタ設定処理を完了して撮影を開始する。そうでない場合は、ステップS106へ戻る。 Next, in step S109, it is determined whether or not the reflected light with strong luminance is removed. That is, when it is determined that the number of blocks stored in step S108 is equal to or less than a predetermined value (determined as YES), it is determined that the reflected light with high luminance has been removed, and the process proceeds to step S110 to complete the filter setting process. And start shooting. Otherwise, the process returns to step S106.
ステップS106では、偏光フィルタ7が次の角度分解能まで駆動される。そして、ステップS107の画像の輝度取得、ステップS108の画像の輝度記憶が実行され、再びステップS109の判定が行われる。なお、所定の値との比較ではなく、それ以前に取得したカウント値と比較してもよい。このように偏光フィルタ7の偏光角度を角度分解能毎に変えながら、輝度を取得し、取得した輝度を判定に用いることによって、最適な偏光フィルタ7の位置を決定することができる。
In step S106, the
なお、偏光フィルタ回転角度記憶手段58、フィルタターレット回転角度記憶手段59に情報を予め記憶させておき、これを読みだすことでプリセットモードなどの事前設定が可能となる。本発明によって最適な光量を確保しながら昼間時は反射光を除去し、夜間時は光量の確保を可能とするレンズ装置43の提供ができる。更に、レンズ前面に偏光フィルタ装置等を配置する従来例と比較して、光の入射開口部30が小さい撮像素子9の前面に偏光フィルタ7を配置するため装置を小型化することが可能である。
Note that information can be stored in advance in the polarization filter rotation
なお、偏光成分の入射光線の輝度を偏光フィルタの回転とともに入射光線の輝度のコントラストの差分で演算処理し、偏光成分の入射光線で形成される映像のコントラストが最も下がる回転角度位置まで回転させる手段を用いてもよい。また、照度センサを用いて外部の明るさを測定し、明るさに応じて、予め記憶しておいた回転角度までフィルタターレット2を回転させるような手段を用いてもよい。例えば、暗くなったと判定(夜間時と判定)した際、フィルタターレット2をある決められた回転角度まで回転させ、一方、明るくなったと判定(昼間時と判定)した際、同様にフィルタターレット2を他の決められた回転角度まで回転させても良い。
A means for calculating the brightness of the incident light of the polarization component by the difference in contrast of the brightness of the incident light along with the rotation of the polarizing filter, and rotating the rotation angle position where the contrast of the image formed by the incident light of the polarization component is the lowest. May be used. Further, it is also possible to measure the external brightness using an illuminance sensor and use means for rotating the
[第2の実施例]
以下、図10を参照して、本発明の第2の実施例について説明する。第2の実施例は、第1の実施例と比較して、フィルタ切替え機構及び偏光フィルタ保持枠6を回転させる機構以外は共通のため、共通する基本構成についての説明は省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Compared to the first embodiment, the second embodiment is common except for the filter switching mechanism and the mechanism for rotating the polarizing
図10は、本発明の第2の実施例のフィルタ切替え機構及び偏光フィルタ保持枠6を回転させる機構の構成を示す。第2の実施例では、一つのステッピングモーターMによりフィルタターレット2と偏光フィルタ7とを回転させる。ステッピングモーターMには、ステッピングモーターMの回転軸周りに自転する太陽ギアSGが設けられている。更に太陽ギアSGと噛み合い、太陽ギアSGを中心に公転する遊星ギアPGが遊星アームAMを介してステッピングモーターMの回転軸に取り付けられている。
FIG. 10 shows the configuration of the filter switching mechanism and the mechanism for rotating the polarizing
ステッピングモーターMが反時計方向に回転すると、太陽ギアSGが反時計方向に回転し、遊星ギアPGは、後側固定枠26に取り付けられたアイドラギア2IGと噛み合う位置まで太陽ギアSGを中心に反時計方向に公転する。そして、太陽ギアSGが遊星ギアPGを回転させ、遊星ギアPGの回転がアイドラギア2IGに伝達され、フィルタターレット2の外周に形成されたギア2Gを介してフィルタターレット2に伝えられる。フィルタターレット2は、回転軸2Aを中心に回転し、赤外カットフィルタ3a、3b及フィルタ状の素ガラス4が切替えられる。フィルタ切替え機構は、ステッピングモーターM、太陽ギアSG、遊星ギアPG、遊星アームAM、アイドラギア2IG及びフィルタターレット2から構成され、本発明のフィルタ切替え手段に相当する。
When the stepping motor M rotates counterclockwise, the sun gear SG rotates counterclockwise, and the planetary gear PG counterclockwise around the sun gear SG until it engages with the idler gear 2IG attached to the rear fixed
次に、ステッピングモーターMが時計方向に回転すると、遊星ギアPGは、後側固定枠26に取り付けられたアイドラギア6IGと噛み合う位置まで太陽ギアSGを中心に時計方向に公転する。そして、遊星ギアPGの回転がアイドラギア6IGに伝達され、偏光フィルタ保持枠6の外周に形成されたギア6Gを介して偏光フィルタ保持枠6に伝えられる。偏光フィルタ保持枠6は、挟持されたスペーサー5の周りを回転し、偏光フィルタ7の偏光角度が変更される。偏光フィルタ保持枠6を回転させる機構は、ステッピングモーターM、太陽ギアSG、遊星ギアPG、遊星アームAM、アイドラギア6IG及び偏光フィルタ保持枠6から構成され、本発明の光学部材を回転させる回転手段に相当する。
Next, when the stepping motor M rotates in the clockwise direction, the planetary gear PG revolves in the clockwise direction around the sun gear SG to a position where the planetary gear PG meshes with the idler gear 6IG attached to the rear fixed
また、遊星ギアPGとアイドラギア2IGが厚み方向に噛み合う位置は、遊星ギアPGとアイドラギア6IGが厚み方向に噛み合う位置と異なるように構成されている。この構成により、フィルタターレット2上の偏光フィルタ保持枠6を回転させる場合、一つの遊星ギアPGが遊星アームAMを介して公転することにより、その公転位置に応じてアイドラギア2IG若しくはアイドラギア6IGに噛み合うことができる。
Further, the position where the planetary gear PG and the idler gear 2IG mesh with each other in the thickness direction is different from the position where the planetary gear PG and the idler gear 6IG mesh with each other in the thickness direction. With this configuration, when the polarizing
ステッピングモーターMを時計方向若しくは反時計方向に回転させることで、遊星アームAM及び遊星ギアPGが移動し、遊星ギアPGの回転をフィルタターレット2のギア2G若しくは偏光フィルタ保持枠6のギア6Gに伝達することができる。即ち一つのステッピングモーターMでフィルタターレット2若しくは偏光フィルタ保持枠6を回転させることが可能となる。更に詳細には、フィルタターレット2を回転させ赤外カットフィルタ3aに切替えが終了した後に、偏光フィルタ7を回転させ偏光角度を変更することができる。
By rotating the stepping motor M clockwise or counterclockwise, the planetary arm AM and the planetary gear PG move, and the rotation of the planetary gear PG is transmitted to the
以上により、偏光フィルタ7が取付けられた赤外カットフィルタ3a、赤外カットフィルタ3b又はフィルタ状の素ガラス4のみの選択が可能となる。そして、使用目的に応じて撮像素子9の光の入射光路上の入射開口部30にフィルタを挿入させたり、退避させたりすることが可能となる。
As described above, it is possible to select only the
第2の実施例では、一つの駆動部材であるステッピングモーターMでフィルタターレット2と偏光フィルタ保持枠6とを駆動させることが可能となり、2つのステッピングモーターM2、M6で駆動させる第1の実施例と比べてコストダウンが可能である。上記のように第1の実施例は、フィルタ切替えの時間を高速化できるメリットを有するのに対し、第2の実施例は、コストに対するメリットを有する。
In the second embodiment, the
なお、第1の実施例、第2の実施例ともに、本発明の光学部材は、偏光シャッターのような液晶偏光フィルタ及び液晶素子を用いて偏光成分を偏光させる部材としてもよい。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 In both the first and second embodiments, the optical member of the present invention may be a member that polarizes a polarization component using a liquid crystal polarizing filter such as a polarizing shutter and a liquid crystal element. As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
2 フィルタターレット(切替え手段)
3a、3b 赤外カットフィルタ
4 フィルタ状の素ガラス
6 偏光フィルタ保持枠(回転手段)
7 偏光フィルタ(光学部材)
9 撮像素子
30 入射開口部
L1 第1群レンズ
L2 第2群レンズ
OL 光路、光軸
M ステッピングモーター(駆動部材)
SG 太陽ギア
PG 遊星ギア
2 Filter turret (switching means)
3a, 3b Infrared cut
7 Polarizing filter (optical member)
9
SG sun gear PG planetary gear
Claims (14)
複数の赤外カットフィルタと、
フィルタ状の素ガラスと、
前記レンズの光路に対して光の偏光方向を任意に変えることができる光学部材と、
撮像素子と、
前記光路に対して、前記複数の赤外カットフィルタのそれぞれ、及び前記フィルタ状の素ガラスの切替えを可能にする切替え手段と、を備え、
前記光学部材は、前記切替え手段により切替えられた前記複数の赤外カットフィルタのいずれか1つと前記撮像素子との間に位置することを特徴とする、撮像装置。 A lens,
A plurality of infrared cut filters;
A filter-like elemental glass,
An optical member capable of arbitrarily changing the polarization direction of light with respect to the optical path of the lens;
An image sensor;
Each of the plurality of infrared cut filters and a switching unit that enables switching of the filter-shaped raw glass with respect to the optical path ,
The optical member may be located between any one and the imaging element of the plurality of infrared cut filter is switched by the switching means, the imaging apparatus.
第1の赤外カットフィルタと、A first infrared cut filter;
第2の赤外カットフィルタと、A second infrared cut filter;
フィルタ状の素ガラスと、A filter-like elemental glass,
前記第1の赤外カットフィルタに設けられ、前記レンズの光路に対して光の偏光方向を任意に変えることができる光学部材と、An optical member provided in the first infrared cut filter and capable of arbitrarily changing a polarization direction of light with respect to an optical path of the lens;
撮像素子と、An image sensor;
前記第1の赤外カットフィルタ及び前記光学部材を前記光路に対して挿入し、前記第2の赤外カットフィルタ及び前記フィルタ状の素ガラスを前記光路から退避させた第1の状態と、A first state in which the first infrared cut filter and the optical member are inserted into the optical path, and the second infrared cut filter and the filter-shaped raw glass are retracted from the optical path;
前記第2の赤外カットフィルタを前記光路に対して挿入し、前記第1の赤外カットフィルタ、前記光学部材及び前記フィルタ状の素ガラスを前記光路から退避させた第2の状態と、A second state in which the second infrared cut filter is inserted into the optical path, and the first infrared cut filter, the optical member, and the filter-like raw glass are retracted from the optical path;
前記フィルタ状の素ガラスを前記光路に対して挿入し、前記第1の赤外カットフィルタ、前記光学部材及び前記第2の赤外カットフィルタを前記光路から退避させた第3の状態と、A third state in which the filter-shaped elemental glass is inserted into the optical path, and the first infrared cut filter, the optical member, and the second infrared cut filter are retracted from the optical path;
を切替える切替え手段と、を備えることを特徴とする、撮像装置。An image pickup apparatus comprising: switching means for switching between.
前記切替え手段が前記フィルタターレットを回転させることにより、前記光路に対して前記切替えが行われることを特徴とする、請求項2又は3に記載の撮像装置。 Said first and infrared cut filter, and a second infrared cut filter not provided with the optical member, a front SL filter-like raw glass is arranged on one surface of the filter turret,
The Rukoto rotates the switching means the filter turret, the switching is equal to or to be made to the optical path, the imaging apparatus according to claim 2 or 3.
前記切替え手段は、昼間時において前記第1の赤外カットフィルタ又は前記第2の赤外カットフィルタに切替え、夜間時において前記フィルタ状の素ガラスに切替えることを特徴とする、請求項5に記載の撮像装置。 Means for determining daytime or nighttime according to the brightness of the image,
6. The switching means according to claim 5, wherein the switching means switches to the first infrared cut filter or the second infrared cut filter at daytime, and switches to the filter-like raw glass at nighttime. Imaging device.
前記回転手段により前記光学部材を回転させて前記偏光方向を任意に変えることができることを特徴とする、請求項2乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。 A rotation means,
Characterized in that it is possible to arbitrarily changed the polarization direction by rotating the optical member by the rotating means, the imaging apparatus according to any one of claims 2 to 6.
前記切替え手段と前記回転手段とは、前記ステッピングモーターにより駆動される太陽ギアと遊星ギアから構成されていることを特徴とする、請求項9に記載の撮像装置。 The one driving member is a stepping motor;
The imaging apparatus according to claim 9, wherein the switching unit and the rotating unit include a sun gear and a planetary gear driven by the stepping motor.
前記切替え手段は、昼間時において前記回転手段の切替えの有無が選択可能であることを特徴とする、請求項7乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置。 A means for determining whether it is daytime or nighttime according to the brightness of the image,
Said switching means is characterized in that Ru presence selectable der of switching of the rotating means during the daytime, the image pickup apparatus according to any one of claims 7 to 10.
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