TWI666762B

TWI666762B - 用於紅外線濾光器之循序控制的方法及執行上述方法之組件

Info

Publication number: TWI666762B
Application number: TW106136718A
Authority: TW
Inventors: 史蒂芬倫得堡; 瓊納斯席吉史崔
Original assignee: 瑞典商安訊士有限公司
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-07-21
Also published as: CN108259713B; TW201824525A; US20180188634A1; JP6467028B2; CN108259713A; KR101956321B1; US10146101B2; EP3343287A1; KR20180077041A; EP3343287B1; JP2018173620A

Abstract

一種用於循序控制一相機之一光圈配置之方法，該相機具有一影像感測器且包括配置為一孔徑光闌之一光圈以及一整合式IR截止濾光器。該方法包括起始具有一初始孔徑開口之該光圈之關閉或打開，當該光圈具有該初始孔徑開口時，偵測一入射輻射量，藉助以下方式將該光圈之該孔徑開口移位至一中間孔徑開口，以便更改穿過該光圈之可見光與紅外線輻射之間的比率：若起始該光圈之關閉，則對該光圈之一孔徑執行一預定部分關閉，或者若起始該光圈之打開，則對該光圈之該孔徑執行一預定部分打開。該方法進一步包括在該孔徑開口之該移位之後，偵測一入射輻射量，及當具有該初始孔徑開口及該中間孔徑開口時，依據該等所偵測入射輻射量及所計算的可見光與紅外線輻射之間的一比率而分別計算場景中可見光及紅外線輻射之一組成，及在適當情況下，將該光圈之該孔徑開口移位至一新位置。

Description

用於紅外線濾光器之循序控制的方法及執行上述方法之組件

本發明係關於控制用於相機之IR濾光器，且特定而言係關於控制整合於一相機透鏡系統之一光圈中之一IR截止濾光器。

相機(且特定而言關於數位相機)使用IR (紅外線)濾光器係眾所周知之技術。簡言之，相機之影像感測器具有對紅外線中之一不可忽視分量之一光譜回應。此帶來機會以及挑戰。一機會在於在低光條件中，IR分量可提供關於經成像場景之有用資訊，可藉助一IR光源更進一步增強該資訊。在日間成像期間面臨一挑戰，其中額外之一IR分量將使影像中之色彩平衡失真，且其亦可使影像感測器完全飽和。維持有益效應而抑制非有益效應之一方式係在光束路徑中在影像感測器前方添加一可移動IR截止濾光器。以此方式，可在日光條件期間使用IR (截止)濾光器，從而能夠獲取色彩影像。通篇，可互換地使用應用「IR截止濾光器」與「IR濾光器」，且除非明確說明，否則在本內容脈絡中「IR濾光器」將對應於一IR截止濾光器。此外，影像感測器之像素將以一第一方式操作，其中入射光被分成若干色彩且在個別光偵測器上被偵測為一電荷，因此達成色彩分離。在夜間期間或在低光條件中，可移除IR濾光器且使用來自光譜之IR部分之進入輻射之所得增加。IR輻射將不含有任何色彩資訊，且不執行一色彩分離，唯一參數係進入輻射之強度，其可呈現為一黑白強度影像(或具有任何期望之色階)。一IR光源之添加可更進一步增強影像。一輔助光譜感測器可在插入及移除IR濾光器時用於控制，使得當周圍光之位準變得過低時，藉由移除IR濾光器且視情況使用一IR光源使相機切換至夜間模式，該IR光源由相機攜載或併入於相機中或者配置在相機外部。在簡單解決方案中，將一IR截止濾光器配置於感測器前方，且使用一致動器來使濾光器在其中其完全覆蓋感測器之一位置(「日間模式」)與其中其被完全移除以免模糊影像感測器之一位置(「夜間模式」)之間移動。在可購得產品中，此接通或關斷方法被視為最常見之方法，但該方法確實具有某些伴隨性假影。當自夜間模式切換至日間模式時，通常，光束路徑中之IR濾光器之光位準過低，且切換回至夜間模式係必要的，此導致在夜間模式與日間模式之間來回閃爍。致動器亦存在巨大磨損。一當前解決方案將係添加一光感測器，使得可推斷出在達成切換之前光位準係可以接受的。在專利文獻中，存在更精密之構造之實例。在JP2006078666中，揭示其中IR濾光器配置成毗鄰於一光圈(一虹膜光圈)之一配置。IR濾光器具有一徑向地非均質透射輪廓，其中濾光器之中心基本上不透射而透射隨半徑而增大(未必以一線性方式)。IR濾光器被配置成與一光軸同心，光圈亦係如此。結果係當存在大量周圍光且光圈具有一極小開口時，將自所有穿過光圈且到達影像感測器之輻射移除IR分量。隨著周圍光量減少，將可僅藉由增大光圈之大小而切換至夜間模式，從而將IR衰減部分減少至光圈開口之一最小部分。在使濾光器接近光圈之平面(在下文被稱為孔徑平面)時會帶來一額外益處，此乃因在一正常組態中孔徑平面表示其中與影像感測器之平面無空間相關性之一位置。有時，此被稱為孔徑光闌，其中孔徑光闌限制自物體之每一點到達一共軛影像點(在本案中係感測器)之光量。因此孔徑光闌在光束路徑中界定一平面，且有時術語「孔徑平面」用於指同一特徵。此平面之一特徵係其中一光圈孔徑之一大小之更改將均等地影響整個影像平面之一位置，至少在一理想情況中係如此。本發明主要係關於對IR濾光器控制之改良。

在提供IR濾光器控制之改良之一努力中，本發明根據其一第一態樣提供一種用於循序控制具有一影像感測器之一相機之一光圈配置之方法，該配置包括一光圈及一整合式IR截止濾光器。該方法包括：起始具有一初始孔徑開口之該光圈之關閉或打開，及當該光圈具有該初始孔徑開口時，偵測一入射輻射量。方法然後繼續將該光圈之該孔徑開口移位至一中間孔徑開口以便更改穿過該光圈的可見光與紅外線輻射之間的比率。在本文中，該方法可適於該光圈之一關閉運動或一打開運動，在於若起始該光圈之關閉，則對該光圈之一孔徑執行一預定部分關閉，或者若起始該光圈之打開，則對該光圈之該孔徑執行一預定部分打開。該部分打開或關閉後續接著，在該孔徑開口之該移位之後，偵測一入射輻射量，且當具有該初始孔徑開口及該中間孔徑開口時，依據該所偵測入射輻射量及所計算的可見光與紅外線輻射之間的一比率而分別計算場景中可見光及紅外線輻射之一組成。作為一最終措施，將該光圈之該孔徑開口移位至一新位置。考慮到目前環境條件，該計算亦可致使認為一移位不適當，在此情形中可稍後執行一新起始。光圈較佳地配置為孔徑平面中之一孔徑光闌，或儘可能靠近。「儘可能靠近」係指，由於結構侷限，在實體上不可能將光圈配置於孔徑平面正中，且可沿著一小長度之光束路徑而非在一離散位置中在一足夠程度上達成與孔徑平面相關聯之效應。發明性方法能夠使用本身並不在可見光與紅外線輻射之間做出區分之一感測器來估計可見光與紅外線輻射之間的一比率。如此，其能夠預測將孔徑開口調整至一新設定之結果。在一具體實施例中，該方法在具有一高成功率之情況下達成自日間模式至夜間模式之一變換，或反之亦然，此因此減少本技術中所存在之假影。在一或多項實施例中，可較佳地藉由一定時器觸發光圈[孔徑]之關閉之一起始。以此方式，設置將不時檢查一移位之結果是否有益於一影像品質或監控駐點。接下來，該方法擴展至(但不包含)實際移位將花費幾分之一秒，且由於該程序十分迅速，該移位對於一操作者而言將不可見。為了進一步減小導致任何非所要效應之風險，在某些實施例中，設置可經配置以在該方法之控制階段期間隱藏所產生之影像圖框，亦即至少至實際移位。在此實施例之變化形式中，定時器可配置以較佳地以規律間隔週期性地輸出一觸發信號或起始信號，諸如每十秒一次、每分鐘一次、每兩分鐘一次。觸發信號之間的時間可不同。舉例而言，添加一內部時脈(亦即定時器包含與時段、日光統計等有關之資料)可用於變化定時器輸出之活動。結合自夜間模式至日間模式之一變換最易對此作出闡釋，其中在夜間每十秒輸出一觸發信號意義不大，除非存在一環境光源。然後，在最簡單實例中，定時器可經組態以取決於時段而更改間隔。孔徑之預定部分打開或關閉可經組態以致使少於30％之數量級、較佳地少於20％且建議性地10％之數量級之一相對強度改變。在獲得可靠統計與迅速執行方法之間存在一權衡。如此，該方法將能夠使用一單個影像感測器來偵測入射輻射，此意味著可利用一常規相機設置，而無需添加輔助感測器。當偵測到進入輻射，可利用影像感測器之較小部分，而在其他實施例中，當計算組成時，推斷經成像場景中可見光及IR輻射之一平均組成或總體組成將係較佳操作模式，此可給出更可靠統計。當然，若期望，則將始終可將該兩者結合起來，或提取兩種類型之資訊。在一第二態樣中，本發明提供一種組件，其包括一相機、一相機控制器、一相機透鏡及用於控制到達相機之一影像感測器之輻射量之一光圈配置，其中一IR截止濾光器整合於光圈配置中。該組件可經組態以執行根據上文或下文所提供之實施例中之一者或任一者之方法，且因此其將包含對應效應。較佳地，將光圈配置定位於該組件之孔徑光闌中。在更完善實施例中，除了IR截止濾光器之外，該組件亦可包括呈一雙帶通濾光器形式之另一濾光器，該雙帶通濾光器透射可見光及包含一IR照射源之光譜區之一光譜區中之輻射，而阻擋紅外線區中之其他波長。雙帶通濾光器可被固定地配置，此意味著其將始終阻擋自一場景至影像感測器之光束路徑。此一配置可促進日間模式與夜間模式之間的轉變，且如此其達成此轉變而無需使用一常規可移動IR截止濾光器，且因此從該配置移除一個可移動部分。在一或多項實施例中，固定配置之帶通IR濾光器及IR截止濾光器透射可見區中之光，因此使較大量輻射能夠到達影像感測器。在一純夜間模式中，僅雙帶通濾光器將阻擋來自場景之輻射，而在一純日間模式中，兩個濾光器將皆阻擋來自場景之輻射。濾光器在影像感測器之光譜回應之外的光譜區中之行為並不重要，此乃因將不偵測此光譜區之外的輻射。為了達成該方法之一迅速控制及致動，光圈可包括至少兩個光圈葉片，其中IR截止濾光器配置於光圈葉片中之至少一者。在一組替代實施例中，可替代將IR截止濾光器配置成毗鄰於光圈且在其一中心部分中具有IR截止性質，而自該中心部分徑向地向外則不具有該性質。此配置之效應在詳細說明中加以詳盡闡述。根據本發明之一第三態樣，其係關於一電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體含有用於致使一相機處理器執行任何實施例之方法之程式指令。依據下文所給出之詳細說明，本發明之適用性之一進一步範疇將變得顯而易見。然而，應理解，雖然詳細說明及具體實例指示本發明之較佳實施例，但其僅以圖解說明之方式給出，此乃因熟習此項技術者將自此詳細說明明瞭在本發明之範疇內之各種改變及修改。因此，應理解，本發明並不限於所闡述裝置之特定組件部分或所闡述方法之步驟，此乃因此類裝置及方法可變化。亦應理解，本文中所使用之術語僅系出於闡述特定實施例之目的，且並不意欲系限制性的。必須注意，如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，除非內容脈絡另外明確規定，否則冠詞「一(a、an)」及「該(the、said)」意欲意指存在元件中之一或多者。因此，舉例而言，提及「一感測器」或「該感測器」可包含數個感測器等。此外，措辭「包括」並不排除其他元件或步驟。

圖1係圖解說明本配置及方法可形成一部分之一設置之一示意圖。圖解說明一相機100，諸如具有一影像感測器102及一相機透鏡外殼104之一攝影機。所圖解說明實例之相機透鏡外殼104具有一透鏡系統106及一光圈108之一標準佈局。此顯然係對一相機透鏡外殼之一極簡單說明，但認為對於本申請案之目的而言足矣。光圈108放置於透鏡系統106之孔徑光闌中(或在實體上儘可能地接近孔徑平面)。對於一理想單透鏡系統而言，孔徑光闌將定位於透鏡中間、正交於光軸。如所述，孔徑光闌之特徵意味著光圈之大小將僅影響到達影像感測器102之光量，而不影響實際影像。更具體而言，其將不會在影像平面中(亦即，影像感測器之平面中)產生任何陰影或類似效應或假影。出於此原因，將光圈(孔徑)定位於孔徑光闌中係標準實踐。藉由控制光圈開口之大小，可控制到達感測器之輻射量，此當然自相機中所使用之常規虹膜光圈而熟知。圖2中圖解說明根據一第一實施例之一光圈210，且雖然實際設計可顯著地不同，但相信圖2在令人滿意程度上闡述了功能。光圈210包括兩個光圈葉片212，每一者皆具有一個三角形切口214。每一葉片上之箭頭圖解說明其可如何(較佳地)以一同步方式來回移動，此將致使由組合起來之三角形切口界定之光圈孔徑之大小發生一變化。根據本發明之一第一實施例在本發明中在關閉時，IR濾光器216配置於每一個三角形切口之頂點中。在所圖解說明實施例中，濾光器已被給定一方形形狀，但形狀可有所不同。此外，切口214之形狀可有所不同。在某種程度上，可極為自由地設計切口之形狀，且不同製造商提供不同形狀。一常見特徵可係當光圈葉片關閉時，應避免形成一狹縫形孔徑，此乃因此可能導致非所要效應。一或多個濾光器之形狀顯然將適應於對應切口之形狀。返回至IR濾光器，其等係IR截止濾光器，從而允許透射可見光而防止透射紅外線輻射。顯而易見，當光圈打開至圖2中所圖解說明之程度時，可見光及IR輻射兩者將皆穿過光圈孔徑。此外，易於瞭解，當光圈孔徑之大小減小時，將達到其中孔徑被IR濾光器完全覆蓋因此僅允許透射可見光之一點。範圍自此點而向下變動(亦即，朝向更小孔徑變動)，IR濾光器將完全覆蓋孔徑，且因此範圍適合於其中周圍存在大量光的條件，例如在日間期間。考慮到由切口之組合界定之全面積將允許可見光之透射，而IR輻射之透射將由該全面積減去由濾光器佔據之面積來界定。因此，一有效孔徑大小將因兩個波長區而有所變化。更具體而言，由濾光器佔據之面積係恆定的(在所圖解說明實施例中，忽視任何重疊)，此意味著可見光與IR輻射之間的比率將隨光圈之位置(亦即，光圈孔徑之大小)而變化。經透射可見光及IR輻射兩者將與孔徑之大小成比例地變化，但處在不同比率下，此乃因其將具有不同有效孔徑，且因此IR輻射與可見輻射之間的比率將變化。若經透射輻射在光譜上被完全解析，則將極有可能監測且評估比例，但應注意，通常影像感測器及相關聯部件將至多將進入輻射分類成紅色、綠色及藍色分量，該等色彩分量中之每一者包含一IR分量(在圖9中指示)，以便能夠重新產生一色彩影像，且通常不可完全隔離紅外線分量。達成此光譜解析之影像感測器已在專利文獻中被揭示且包含NIR像素，但目前此類影像感測器之成本明顯更加昂貴。此外，將NIR像素包含於感測器中需以損失解析度為代價，最通常地係損失綠色色彩分量。雖然IR截止濾光器配置於孔徑平面中，但其他濾光器可定位於感測器前方或甚至定位於透鏡前方，一個原因在於特定濾光器取決於周圍光條件及效應而改變(此等濾光器通常配置於透鏡前方或附接至透鏡)，或不考慮移除或交換濾光器，或由一單獨致動器執行控制(在濾光器配置於影像感測器緊前方之情形中)。返回至圖2，應顯而易見地，本發明實施例之光圈210可如何在中IR輻射被完全阻擋之一純日間模式與其中允許IR輻射透射至影像感測器之一夜間模式之間變換。亦應易於意識到，孔徑之大小可在日間模式及夜間模式兩者內如何變化，以便推斷出(例如)場景中所存在之IR光量。在傳統解決方案中，在日間模式中將一可移動IR截止濾光器配置於影像感測器前方，且在夜間模式中自光束路徑移除可移動IR截止濾光器。因此，在傳統解決方案中，光圈孔徑在日間模式及夜間模式兩者中可在一相等範圍內變化，此乃因其功能與濾光器之功能係隔離的，但在一實際情況中光圈在夜間模式中係完全打開的。相比而言，對於本發明實施例而言，在將開始使IR輻射透射穿過光圈孔徑之前，濾光器216之大小將影響可在多大程度上打開光圈。出於彼原因，本發明之實施例可必須切換至夜間模式(亦即產生黑白影像)，早於在一傳統解決方案中會出現之情形。原因係將IR輻射引入至影像感測器將使由相機控制器執行之色彩校正失真，此乃因IR輻射將影響所有像素(參考圖9)，且一IR濾光器必須能夠提供一真實色彩表示。因此，夜間模式通常僅呈現為黑白(僅顯示強度資訊而非光譜資訊)。對於本發明而言，根據本發明之某些實施例，在日間模式與夜間模式之間可存在一中間狀態範圍。在此等中間狀態中，即使所顯示色彩可能存在偏差仍維持色彩校正演算法。一使用者可選擇可被認為可接受之失真量，且此時應執行至真日間模式或真夜間模式之一切換。即使色彩發生偏差，色彩差資訊對於一使用者而言可有價值，此取決於監視情況。目前為止，僅闡述了達成本發明之一設置。在以下段落中，將參考圖3、圖4及圖5揭示根據一第一實施例之一方法。圖3係一方法流程圖，且圖4及圖5係圖解說明兩個光圈設定及隨波長而變化之相關聯經透射輻射的視圖。圖表係定性的而非定量的。圖4圖解說明自日間模式轉變至夜間模式之一方法之一部分，而圖5圖解說明自夜間模式轉變至日間模式之一方法之一部分。在一第一步驟318中，決定可需要模式之間的一轉變且可起始一轉變。當執行自日間模式至夜間模式之轉變時(圖4a及圖4b)，決策可基於影像感測器回應之一實際量測值、雜訊量、增益設定等，亦即參數指示周圍光位準對於日光模式而言足矣。圖4a中圖解說明一純日光模式，使IR截止濾光器完全覆蓋光圈孔徑(左下)且經透射輻射僅存在於可見波長區。在一第二步驟320中，將光圈孔徑打開達一預定量(圖4b之下部部分)，從而致使經透射輻射開始包含紅外線波長區中之波長，如圖4b之圖表中所指示。在一第三步驟322中，評估預定開口之效應。藉由評估預定開口之效應，將可針對特定當前情況而推斷出適當光圈孔徑，或僅推斷出將是否適合執行模式(日/夜)之間的一全轉變。此外，可推斷出是否應致動一IR輻射源(例如，一IR-LED照射器(內部或外部))以便改良成像情況。IR-LED照射器可包含於相機中或由一外部照明源提供。亦可使用內部與外部照明配置之組合。在評估之後，將可以一適合方式組態相機設置(且特定而言光圈孔徑之設定)，且在認為適當情況下，預設動作將切換至夜間模式。利用本發明，將可推斷出場景中存在之IR輻射是否將足以達成成像目的，或致動一IR照射器是否適當。此外，亦可推斷出其他設定，諸如增益及曝光時間。還應注意，所解析之光譜資訊不可用，影像感測器僅可偵測一強度。然而，強度可在空間上得以解析，但整個影像感測器內之一平均值或總值可給出更可靠之統計，且找到最小及最大強度亦可提供重要資訊。然而，藉由獲悉光圈之性質，可知透射可見光之面積增大了多少，且透射IR輻射之面積已增大了多少(在圖4之實例中，基本上係自0至其他值)。自日間模式至夜間模式之轉變比反方向容易，此乃因當照明情況不充分時，基本上必須做出切換。出於彼原因，本發明在自夜間模式至日間模式之一轉換上具有更明顯優勢，此將參考圖5加以闡述。在圖5a中，圖解說明夜間模式。光圈幾乎完全打開，從而允許透射IR及可見光，其中IR可因一IR照射器之使用而被增強且可見光分量由於環境而自然係較低的。當處於夜間模式中時，且特定而言若使用一IR照射器，則可很難判斷出一適合時間來轉變至日間模式。本發明針對圖5之情況之應用將與參考圖4所闡述之應用相似；在第一步驟中，決定可期望模式之間的一轉換。注意，參考所寫之內容，此可需要比圖4之實施例之情形稍微更慎重之一決策程序。此情況之原因在於當處於夜間模式中時，特定而言若使用一IR照射器，則在周圍光增強之情況下，條件將不會顯著地改變。相反，決策必須由一具體動作支持。一第一方法可係使IR光源閃爍以推斷出彼效應。用於解決該問題之一替代方案可係使本發明性方法之起始基於一更精密或不太精密之時序裝置。時序裝置可以特定間隔起始該方法。起始之間的間隔可係等距的，或者與時刻及/或日期有關。在第二步驟中，可將光圈孔徑關閉至一第一預定狀態，圖5b之下部部分中予以展示。在此點處，將在比可見光量更高之一程度上減少經透射IR輻射量，在圖5b之圖表中，在明顯比率變換方面圖解說明此減少。獲悉IR透射光圈面積及可見光透射光圈面積已改變多少使得推斷出一適合光圈孔徑設定成為可能，且更特定而言，將使得推斷出是否可在有任何希望成功達到足夠影像品質之情況下執行自夜間模式至日間模式之一轉換成為可能。考慮以下實例：孔徑大小在其中100％之孔徑被IR濾光器覆蓋(日間模式)之一第一孔徑設定與其中90％之孔徑被IR濾光器覆蓋之一第二孔徑設定之間更改。透過使用本發明，將可藉由使用已知參數或可使用相機感測器量測之參數來計算IR輻射與可見光之間的比率： A1：第一孔徑開口之面積(已知) X1：第一總強度(由影像感測器量測之IR及可見) A2：第二孔徑開口之面積(已知) X2：第二總強度(由影像感測器量測之IR及可見) Y2：在第二孔徑位置中，可見光之強度 Z2：在第二孔徑位置中，IR輻射之強度實際方程式及用作輸入之參數可不同取決於設置而當然會有所不同。依據方程式，將可推斷出可見光分量之大小，且若認為彼分量足以達到成像目的，則將執行至日間模式之一切換。除了方程式參數之外，推斷一切換是否適當之一評估亦將包含增益設定(當前設定及可能設定)，曝光時間設定(當前設定及可能設定)以及可影響所得影像品質及執行一模式切換之決策之其他參數。可在不同組態中使用發明性觀點。舉例而言，一個應用可經組態以在自夜間模式至日間模式之一轉變中利用發明性方法(根據其實施例中之任一者)，但反之則不可。此在其中使用一IR照射器之情況中可係有用的，自此可知在場景中將存在大量IR輻射。在另一應用中，發明性方法(根據其實施例中之任一者)用於在自日間模式至夜間模式之一轉變中，但反之則不可。在又一應用中，發明性方法用於該兩種類型之轉變，且在一替代方案中，由使用者定義該利用，使得一使用者可針對一具體應用選擇應為了哪一轉變而啟動發明性方法。圖6a及圖6b係光圈及濾光器之某些替代實施例之視圖。在圖6a中，將具有三角形剖面之一濾光器616a配置於每一葉片上，從而能夠完全阻擋IR而不會出現濾光器重疊，且在圖6b中，一單個濾光器616b配置於葉片中之一者上，從而能夠阻擋IR且使孔徑大小變化而不會出現任何濾光器重疊。圖7a圖解說明對在光圈葉片中包含IR截止濾光器之一替代方案，亦即，使一IR截止濾光器716在其表面具有不同光譜透射率。在所圖解說明實例中，IR截止濾光器僅係位於其一中心部分724中之一正IR截止濾光器，而濾光器716之其餘部分透射可見光及IR輻射兩者。將此一IR截止濾光器固定地配置於光圈平面中或光圈平面附近能夠使用根據已揭示實施例之一方法。其中IR截止濾光器包含於一光圈配置中而非一光圈葉片中之實施例能夠使用更加精密之光圈構造。一實例係與一虹膜光圈712b之一組合，如圖7b中所展示。貫穿圖式，相似部件已被賦予相似編號，僅與圖式之數字有關之一識別符有所不同。圖式之間的類似性將使一讀者能夠易於理解不同圖式，因此不必過多地使用元件符號。在所揭示實施例中，與光圈配置之行為有關之一共同特徵係透射穿過該配置之IR輻射與可見光之間的比率將在可能的孔徑開口範圍內變化。開口愈小，比率愈小(亦即可見部分將增大)，在其中基本上無IR輻射被透射之一點上(衰減將受IR截止濾光器之性質限制)且比率基本上係零。比率將隨孔徑開口之大小而增大，但該比率將永不會達到1，此乃因將始終有一部分孔徑開口被IR截止濾光器覆蓋。此外，孔徑開口將具有其中基本上無IR光之一區域，且因此將存在接近一完全關閉位置之一間隔，在該間隔處比率係恆定。此間隔之大小將受IR截止濾光器之大小影響。返回至先前所提及之問題：目前所揭示之實施例可必須比其中一可移動IR截止濾光器配置於影像感測器前方之一傳統組態更早地進行自日間模式至夜間模式之一轉變，現在將論述一可能的解決方案。在努力消除或減輕彼效應時，上述實施例中之一者中所圖解說明之一配置可配備有一額外IR濾光器810，如圖8中所展示。該額外IR濾光器應係一雙帶通濾光器，從而允許透射可見輻射及與用於照射場景之一IR照射器之發光對應之一波長區，但不允許透射其他IR波長區。此雙帶通濾光器固定地配置於光束路徑中，舉例而言配置於影像感測器前方，或作為一可改造濾光器而配置於透鏡外殼上，但顯然其可替代地定位於其他位置中。此實施例將達成一稍微不同方法，此方可在研究圖4b時瞭解到。在圖4b之實施例中，IR區中之顯著貢獻可使色彩表示失真，此使轉變至黑白夜間模式成為必須。然而，對於本發明實施例而言，IR貢獻將僅對應於一窄波長區，此在日間模式中達成更多動力。一效應係在夜間模式中由於光譜回應區較窄，因此可需要一IR輻射源。可藉由僅使用來自整個影像感測器之信號之一和實現該發明性方法。形成原始影像與其中光圈移動至預定位置之影像之間的比率能夠形成一方程組。該方程組之解係簡單的，且其揭示參數，該等參數繼而能夠自夜間模式至日間模式之轉變之前且在推斷是否應利用額外照射時預測一成功率且反之亦然。此本質上係好的，但本發明之其他實施例可形成其他益處。

100‧‧‧相機

102‧‧‧影像感測器

104‧‧‧相機透鏡外殼

106‧‧‧透鏡系統

108‧‧‧光圈

210‧‧‧光圈

212‧‧‧光圈葉片

214‧‧‧三角形切口/切口

216‧‧‧紅外線濾光器/濾光器

616a‧‧‧濾光器

616b‧‧‧濾光器

712b‧‧‧虹膜光圈

716‧‧‧紅外線截止濾光器/濾光器

724‧‧‧中心部分

810‧‧‧額外紅外線濾光器

圖1係一相機設置之一示意圖。圖2係可在本發明之實施例中使用之一光圈之一示意圖。圖3係根據本發明之一或多項實施例的概述本發明之主要步驟之一流程圖。圖4a、圖4b及圖5a、圖5b係圖解說明圖3之方法中之實際步驟之組合視圖。圖6a及圖6b係可用於達成本發明之目的之光圈/濾光器組合之視圖。圖7a及圖7b係根據本發明之另一實施例的可用於達成本發明之目的之光圈/濾光器組合之另一組合之視圖。圖8係根據本發明之另一實施例之一相機設置之一示意圖。圖9係圖解說明各自包含一IR分量的紅色、綠色及藍色光分量之一曲線圖。

Claims

一種用於循序控制(sequential control)具有一影像感測器之一相機之一光圈(diaphragm)配置之方法，該配置包括：一光圈，其經配置為一孔徑光闌(stop)；及一整合式IR截止濾光器，其始終覆蓋該光圈之一孔徑開口之至少一部分，該方法包括起始具有一初始孔徑開口之該光圈之關閉或打開，當該光圈具有該初始孔徑開口時，偵測一入射輻射量，藉助以下方式將該光圈之該孔徑開口移位(shifting)至一中間孔徑開口，以便更改穿過該光圈之可見光與紅外線輻射之間的比率：若起始(initiate)該光圈之關閉，則對該光圈之一孔徑執行一預定部分關閉，藉此可見光與紅外線輻射之該比率將增大，或者若起始該光圈之打開，則對該光圈之該孔徑執行一預定部分打開，藉此可見光與紅外線輻射之該比率將減小，在該孔徑開口之該移位之後，偵測一入射輻射量，當在該初始孔徑開口及該中間孔徑開口時，依據該等所偵測入射輻射量及所計算的可見光與紅外線輻射之間的一比率而分別計算場景中可見光及紅外線輻射之一組成，及將該光圈之該孔徑開口移位至一新位置。
如請求項1之方法，其中在自一日間模式至一夜間模式之一變換中執行該循序控制，或反之亦然。
如請求項1或2之方法，其中藉由一定時器觸發該光圈之關閉。
如請求項3之方法，其中該定時器包含與時段及日光統計有關之資料。
如請求項3之方法，其中該定時器較佳地以諸如以下各項之規律間隔而週期性地輸出一觸發信號：每十秒一次、每分鐘一次、每兩分鐘一次等。
如請求項1或2之方法，其中該孔徑之該預定部分打開或關閉經組態致使一相對強度以少於30%之數量級(order)改變。
如請求項1或2之方法，其中該孔徑之該預定部分打開或關閉經組態致使一相對強度以少於20%之數量級改變。
如請求項1或2之方法，其中該孔徑之該預定部分打開或關閉經組態致使一相對強度以少於10%之數量級改變。
如請求項1或2之方法，其中該相機包括一單個影像感測器，且其中使用該單個影像感測器執行對入射輻射之該偵測。
如請求項1或2之方法，其進一步包括在計算該組成時，推斷經成像場景中可見光及IR輻射之一平均組成或總體組成。
一種組件，其包括一相機、一相機控制器、一相機透鏡及用於控制到達該相機之一影像感測器之輻射量的一光圈配置，其中一IR截止濾光器整合於該光圈配置中，其中該組件經組態以執行如請求項1至10中任一項之方法。
如請求項11之組件，其進一步包括另一濾光器，其中該另一濾光器係一雙帶通濾光器，其透射可見光及包含一IR照射源之光譜區的一光譜區中之輻射，而阻擋IR中之其他輻射。
如請求項11或12之組件，其中光圈包括至少兩個光圈葉片，且其中該IR截止濾光器配置於該等光圈葉片中之至少一者上。
如請求項11或12之組件，其中該IR截止濾光器被配置成毗鄰於該光圈且在其一中心部分中具有IR截止性質，但自該中心部分徑向地向外則不具有該等性質。
一種電腦可讀媒體，其含有用於致使一相機處理器執行如請求項1至10中任一項之方法之程式指令。