[发明专利]成像系统及用于控制IR滤光片装置的方法

说明书

一种摄像机的IR滤光片装置，滤光片装置包括相关IR照明器，该装置包括：固定地布置的带通IR滤光片，滤出除了来自IR照明器的IR频率以外的IR频率；以及IR截止滤光片，至少阻挡由所固定的带通滤光片透射的任何IR波长，所述IR截止滤光片集成在摄像机的光圈中，使得光圈孔径的闭合引起光圈孔径的增加的相对比例由IR截止滤光片覆盖，并且光圈孔径的打开引起光圈孔径的减小的相对比例由IR截止滤光片覆盖。

技术领域

本发明涉及IR滤光片的改进的布置，特别是在摄像机的成像单元中使用的IR滤光片。

背景技术

摄像机的IR(红外)滤光片的使用在本领域中且特别是关于数字摄像机是公知的。简而言之，摄像机的图像传感器具有对红外的不可忽略的成分的光谱响应。这导致机会以及挑战。机会在于IR分量可提供关于所成像的场景的有用信息、可借助于IR照明器更进一步增强的信息的微光条件。在日间成像期间会遇到挑战，其中IR分量的添加将使图像中的色平衡失真，且也可使图像传感器完全饱和。

在抑制较不有益的效果的同时维持有益效果一种方式是在图像传感器前方的光束路径中添加可移动的IR截止滤光片。以这种方式，可在日光条件期间使用IR(截止)滤光片，使彩色图像的获取成为可能。在整个申请中，“IR截止滤光片”和“IR滤光片”可互换地被使用，且上下文将使意思变得明显。在布置有IR截止滤光片的情况下，图像传感器的像素可以以第一种方式操作，其中入射光分成各种颜色并被检测为在单独光检测器上的电荷，因而使颜色分离成为可能。在夜间期间或在微光条件中，可移除IR滤光片并可利用来自光谱的IR部分的入射辐射的作为结果的增加。IR辐射将不包含任何颜色信息，且将使颜色呈现失真，所以替代地，强度信息将被呈现为灰度级强度图像(或使用任何合适的色标)。这也意味着用于产生一个像素的颜色的颜色通道组合成单个强度信号。为了进一步提高夜晚模式性能，可添加IR光照明器。

在简单的解决方案中，IR截止滤光片布置在传感器的前方，且致动器用于在其完全覆盖传感器(“白天模式”)的位置和其完全被移除而免于使图像传感器模糊(“夜晚模式”)的位置之间移动滤光片。这个开或关方法被认为是在市场上可买到的产品中的最常见的方法，虽然该方法没有一些附随的伪像。当从夜晚模式切换到白天模式时，光束路径中的IR滤光片的光水平太低是常见的，并且切换回到夜晚模式是必要的，导致在夜晚模式和白天模式之间的来回闪烁。与切换相关的不同的“点击”声可添加到暂时差的图像质量的有时恼人的效果。还有在致动器上的相当大的磨损。当前的解决方案是添加光传感器，以便可推断出在实施切换之前光水平是可接受的。在专利文献中，有更详尽的例子的例子。

在JP2006078666中公开了一种布置，其中IR滤光片布置成相邻于光圈(虹膜式光圈)。IR滤光片具有径向非均匀透射分布，其中滤光片的中心本质上没有透射，而透射随着半径而增加(不一定以线性方式)。IR滤光片与光轴同心地布置，这也是对光圈的情况。结果是，当存在大量环境光且光圈具有非常小的开口(opening)时，IR分量将从穿过光圈并到达图像传感器的所有辐射被移除。当环境光的量减小时，将能够通过简单地增加光圈的尺寸来切换到夜晚模式，将IR衰减部分减小到光圈开口的较小部分。

在使滤光片接近光圈的平面(在下文中被称为孔径面或孔径光阑)时有增加的益处，因为在正常配置中，孔径面代表与图像传感器的平面不具有空间相关性的位置。有时这被称为孔径光阑，其中孔径光阑限制来自物体的每个点的多少光到达共轭像点(在发明人的情况下是传感器)。孔径光阑因此限定在光束路径中的平面，且有时术语“孔径面”用于相同的特征。这个平面的特征是，其是光圈孔径的尺寸的改变将同等地影响整个像平面的位置，至少在理想情况中。本发明主要涉及改进的IR滤光片装置。

发明内容