滤波器控制装置、滤波器控制方法及成像装置与流程

本公开涉及一种适合用于拍摄静止图像或运动图像的成像装置(相机)的滤波器控制装置和滤波器控制方法及成像装置。

背景技术：

为了避免由成像期间的采样导致的混叠引起的错误信号，数码相机一般包括光学低通滤波器(OLPF)(参考专利文献1和2)。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本未经审查专利申请公开号2013-156379

专利文献2：日本未经审查专利申请公开号2013-190603

技术实现要素：

典型的光学低通滤波器只被允许具有一种在设计时便确定的低通特性，且设计成在与成像元件的像素间距对应的频率附近将MTF设置为0。然而，在对象与相机之间的相对位置或角度在曝光期间因例如用户的手部运动或摇摄操作而改变的情况下，对应于这种变化会发生图像模糊(运动)，从而改变待记录图像的MTF特性。这种由图像模糊导致的MTF变化表现出低通特性，低通特性会减小高频下的MTF，如与光学低通滤波器一样。因此，在发生图像模糊的情况下，光学低通滤波器以及图像模糊会使低通效应加倍，这可使产生的低通效应在某些情况下超出必需。在这种情况下，图像清晰度的降低超过必需，导致图像质量降低。

此外，已知了在光路中插入与不插入光学低通滤波器之间进行机械切换的一项技术。然而，在该方法中，仅两种状态适用，即具有低通效应的状态和不具有低通效应的状态，且该方法很难充分解决图像模糊的问题，导致MTF根据情况连续变化。此外，由于在拍摄运动图像期间不断地进行记录，因此在拍摄图像期间图像模糊发生变化的情况下，不允许切换光学低通滤波器，因此该方法很难解决上述问题。

相比之下，已知了一项允许不断改变低通效应的可变光学低通滤波器的技术。已知了这样一项技术，该技术通过使用这种可变光学低通滤波器改变具有不同像素间距的多种情况(例如静止图像拍摄、运动图像拍摄以及实时取景)中的每种情况的低通效应来优化多种情况中的每种情况的低通特性。然而，并未针对上述由图像模糊导致的MTF变化采取任何措施。因此，在发生图像模糊使低通效应加倍的情况下，会发生由MTF过度减小而导致的图像质量降低。

因此，理想的是提供一种使得可以实现高质量图像的滤波器控制装置和滤波器控制方法及成像元件。

根据本公开的实施方案的滤波器控制装置包括滤波器控制器，滤波器控制器根据图像拍摄范围的变化进行控制以使安装在成像装置内的光学低通滤波器的低通特性发生变化。

根据本公开的实施方案的滤波器控制方法包括根据图像拍摄范围的变化进行控制以使安装在成像装置内的光学低通滤波器的低通特性发生变化。

根据本公开的实施方案的成像装置包括：光学低通滤波器；和滤波器控制器，其根据图像拍摄范围的变化进行控制以使光学低通滤波器的低通特性发生变化。

在根据本公开的实施方案的滤波器控制装置、滤波器控制方法或成像装置中，当图像拍摄范围发生变化时，根据图像拍摄范围的变化来改变光学低通滤波器的低通特性。

根据所述根据本公开的实施方案的滤波器控制装置、滤波器控制方法或成像装置，根据图像拍摄范围的变化来改变光学低通滤波器的低通特性，这使得可以实现高质量图像。

应注意，此处描述的效应是非限制性，因此可以是本公开描述的效应中的一个或多个。

附图说明

图1是图示包括根据本公开的实施方案的滤波器控制装置的相机(成像装置)的配置实例的框图。

图2是图示处理原始数据的外部装置的配置实例的框图。

图3是可变光学低通滤波器的配置实例的剖面图。

图4是图3中图示的可变光学低通滤波器的低通效应为0％的状态的实例的图示。

图5是图3中图示的可变光学低通滤波器的低通效应为100％的状态的实例的图示。

图6是图3中图示的可变光学低通滤波器的低通效应为50％的状态的实例的图示。

图7是图示由施加于图3中图示的可变光学低通滤波器的电压引起的MTF特性变化的实例的特性图。

图8是图示在成像透镜与图3中图示的可变光学低通滤波器结合的的情况下由施加的电压引起的MTF特性变化的实例的特性图。

图9是图示典型光学低通滤波器的MTF特性的实例的特性图。

图10是图示相机的整个控制流的实例的流程图。

图11是图示静止图像拍摄过程中的控制流的实例的流程图。

图12是估算图像模糊(运动)的实例和与此对应的点扩散函数(PSF)的实例的图示。

图13是图示由图像模糊导致的MTF特性的实例的特性图。

图14是图示视觉系统的MTF特性和可变低通滤波器的MTF特性的实例的特性图。

图15是图示视觉系统的MTF特性以及在图像发生4-μm运动的情况下的MTF特性的实例的特性图。

图16是图示视觉系统的MTF特性以及在根据4-μm图像运动改变可变光学低通滤波器的低通效应的情况下的MTF特性的实例的特性图。

图17是通过变焦产生图像运动的实例的图示。

图18是通过变焦产生图像运动的另一个实例的图示。

图19是图示运动图像拍摄过程中的控制流的实例的流程图。

图20是可变光学低通滤波器的另一个配置实例的剖面图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本公开的示例性实施方案。应指出，将按以下顺序进行描述。

<1.配置>

[1.1相机(成像装置)的配置实例](图1)

[1.2处理原始数据的外部装置的配置实例](图2)

[1.3可变光学低通滤波器的配置和原理](图3至图6)

[1.4可变光学低通滤波器的MTF特性](图7至图9)

<2.操作>

[2.1相机的整个控制操作](图10)

[2.2静止图像拍摄过程](图11以及图12至图18)

[2.3运动图像拍摄过程](图19)

<3.效应>

<4.其它实施方案>

<1.配置>

[1.1相机(成像装置)的配置实例]

图1是图示包括根据本公开的实施方案的滤波器控制装置的相机(成像装置)100的配置实例的框图。相机100包括成像光学系统1、透镜控制器4、可变光学低通滤波器控制器(OLPF控制器)5、成像元件6和图像处理器7。相机100还包括显示面板11、记录介质12、控制微型计算机13、垂直运动速度-间距旋转角速度检测器15、水平运动速度-横摆旋转角速度检测器16和操作部分20。

成像光学系统1包括成像透镜1A和可变光学低通滤波器(可变OLPF)30。成像透镜1A适于在成像元件6上形成对象的光学图像。成像透镜1A包括多个透镜，且通过移动一个或多个透镜使得能够进行光学聚焦调整和变焦调整。可变光学低通滤波器30可内置在成像光学系统1中，或可由用户作为可更换滤波器安装。透镜控制器4适于驱动成像透镜内的一个或多个透镜以进行光学变焦放大、聚焦调整以及其它调整。成像元件6适于通过光电转换将通过成像透镜1A和可变光学低通滤波器30在光接收表面上形成的对象图像转换成电信号以产生图像数据。成像元件6可由例如CCD(电荷耦合装置)或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器配置而成。

图像处理器7适于对从成像元件6读取的图像数据进行图像处理。图像处理的非限制性实例可包括白平衡、去马赛克、灰度转换、颜色转换和降低噪声。

图像处理器7适于进行以下处理，例如将图像数据转换成适于在显示面板11上显示的显示数据，以及将图像数据转换成适于记录于记录介质12上的数据。

图像处理器7可进一步通过图像处理进行电子变焦处理，其中改变了所拍摄图像的放大率(放大或缩小)。在图像处理器7将图像缩小的情况下，图像处理器7进行像素抽取处理。在图像处理器7将图像放大的情况下，图像处理器7进行像素插值处理。

显示面板11可由例如液晶面板配置而成，且具有作为显示实时取景图像的显示部分的功能。此外，显示面板11上可显示装置设置菜单或用户操作状态。进一步地，可显示各种图像拍摄数据，例如图像拍摄情况。

记录介质12适于保存拍摄的图像数据。一般而言，图像处理器7将压缩图像数据(例如JPEG)作为待记录图像数据记录于记录介质12上。此外，所谓的原始数据可记录于记录介质12上。

操作部分20包括主开关(主SW)、快门按钮21、聚焦调整操作部分23和变焦操作部分24。操作部分20还包括开关SW1和开关SW2，开关SW1和开关SW2的每一个响应于按下快门按钮21的量而接通。

变焦操作部分24使得能够进行手动变焦。聚焦调整操作部分23使得能够进行手动聚焦调整，且可以是例如设置于成像透镜1A的透镜镜筒上的聚焦调整环。

可变光学低通滤波器30包括第一可变光学低通滤波器2和第二可变光学低通滤波器3。在可变光学低通滤波器30为在特定一维方向上控制低通特性的类型的情况下，使用两个可变光学低通滤波器30(第一可变光学低通滤波器2和第二可变光学低通滤波器3)使得可以在水平方向和垂直方向上控制低通特性，如稍后将描述的那样。

控制微型计算机13适于对各个电路块进行集中控制。OLPF控制器5适于根据来自操作部分20或控制微型计算机13的指令控制可变光学低通滤波器30的低通特性。

垂直运动速度-间距旋转角速度检测器15可包括例如加速度传感器和角速度传感器，并适于在发生手部运动或摇摄操作时检测相机100在垂直方向上的运动速度和角速度。水平运动速度-横摆旋转角速度检测器16可包括例如加速度传感器和角速度传感器，并适于在发生手部运动或摇摄操作时检测相机100在水平方向上的运动速度和角速度。在发生手部运动或摇摄操作的情况下，控制微型计算机13可基于垂直运动速度-间距旋转角速度检测器15和水平运动速度-横摆旋转角速度检测器16的检测结果计算图像平面上(成像元件6上)的图像运动量。

在图像拍摄范围发生变化的情况下，控制微型计算机13和OLPF控制器5根据图像拍摄范围的变化进行控制以改变可变光学低通滤波器30的低通特性，如稍后将描述的那样。例如，当图像拍摄范围发生变化时，控制微型计算机13和OLPF控制器5可进行控制以使可变光学低通滤波器30的低通特性弱于图像拍摄范围未发生变化时的低通特性。图像拍摄范围的变化可以是例如图像平面上的由对象与相机100之间的相对位置和角度之一或二者的变化导致的图像运动。此外，图像拍摄范围的变化可以是例如图像平面上的由变焦导致的图像放大。进一步地，图像拍摄范围的变化可以是例如图像平面上的由手动使相机100运动或摇摄操作导致的图像运动。

例如，控制微型计算机13和OLPF控制器5可基于图像拍摄范围的变化量预测MTF特性的变化量，并可改变可变光学低通滤波器30的低通特性以补偿MTF特性的变化。替代地，例如，控制微型计算机13和OLPF控制器5可基于图像拍摄范围的变化量预测清晰度的变化量，并可改变可变光学低通滤波器30的低通特性以补偿清晰度的变化量。可基于对象与相机100之间的相对位置和角度的变化量、成像透镜1A的焦距、成像透镜1A的聚焦扩展量以及曝光时间确定由图像拍摄范围的变化引起的变化量。

[1.2处理原始数据的外部装置的配置实例]

图2图示了处理原始数据的外部装置103的配置实例。图1图示了对相机100中的图像数据进行各种图像处理的配置；然而相机100可包括原始数据记录器109，如图2所图示。拍摄图像时指示低通特性的数据连同原始数据101可被记录为元数据102，且外部装置103可进行图像处理。在外部装置103内进行图像处理的功能可通过例如PC(个人计算机)上的应用程序实现。应注意，在相机100中，当记录原始数据(信号通过)时，未应用将在图像处理器7中进行的处理。

外部装置103包括图像处理器104。图像处理器104基本上具有与图1中的相机100中的图像处理器7相同的处理功能。经外部装置103处理的图像数据被记录为输出文件108。

在现有技术中，已知了将各种元数据嵌入原始数据101的手段，但指示可变光学低通滤波器30的低通特性的数据未被记录。根据本实施方案，可以将指示低通特性的数据记录为元数据。

[1.3可变光学低通滤波器的配置和原理]

参考图3至图6更具体地描述了可变光学低通滤波器30的配置和原理。

(可变光学低通滤波器30的配置实例)

图3图示了可变光学低通滤波器30的配置实例。可变光学低通滤波器30包括第一双折射板31、第二双折射板32、液晶层33、第一电极34和第二电极35。可变光学低通滤波器30具有以下配置，其中液晶层33插置于第一电极34与第二电极35之间并进一步从外部插置于第一双折射板31与第二双折射板32之间。第一电极34和第二电极35适于对液晶层33施加电场。应指出，可变光学低通滤波器30可进一步包括例如控制液晶层33的配向的配向膜。第一电极34和第二电极35的每一个均由一个片状透明电极配置而成。应注意，第一电极34和第二电极35之一或二者可由多个局部电极配置而成。

第一双折射板31放置在可变光学低通滤波器30的光入射侧，且第一双折射板31的外表面可用作例如光入射表面。入射光L1为从对象侧进入光入射表面的光。第二双折射板32放置在可变光学低通滤波器30的光出射侧，且第二双折射板32的外表面可用作例如光出射表面。可变光学低通滤波器30的透射光L2为从光出射表面出射至外部的光。

第一双折射板31和第二双折射板32的每一个均具有双折射，且具有单轴晶体结构。第一双折射板31和第二双折射板32的每一个均具有利用双折射对圆偏振光进行ps分离的功能。第一双折射板31和第二双折射板32的每一个可均由例如晶体、方解石或铌酸锂制成。

液晶层33可由例如TN(扭曲向列型)液晶制成。TN液晶具有旋光性，旋光性使得穿过TN液晶的光的偏振方向随着向列液晶的旋转而旋转。

由于图3中的基本配置使得可以在特定一维方向上控制低通特性，因此在本实施方案中，安装了图3中的用作第一可变光学低通滤波器2和第二可变光学低通滤波器3的两个可变光学低通滤波器30以控制水平方向和垂直方向上的低通特性。

(可变光学低通滤波器30的原理)

参考图4至图6对可变光学低通滤波器30的原理进行了描述。图4图示了图3中所图示的可变光学低通滤波器的低通效应为0％的状态的实例。图5图示了低通效应为100％的状态的实例。图6图示了低通效应为50％的状态的实例。应注意，图4至图6的每一个均图示了在第一双折射板31的光轴与第二双折射板32的光轴平行的情况下的实例。此外，图4至图6的每一个所图示的电压值仅仅为实例，因此并不限于此。上述情况也适用于以下其它附图所图示数值，例如电压值。

在可变光学低通滤波器30中，可以控制光的偏振状态以不断改变低通特性。在可变光学低通滤波器30中，改变将施加于液晶层33的电场(施加于第一电极34与第二电极35之间的电压)使得可以控制低通特性。例如，在施加的电压为0V的状态下低通效应为零(相当于通过)，如图4所图示，而在施加的电压为5V的状态下低通效应最大(100％)，如图5所图示。此外，在施加的电压为3V的状态下，低通效应为中间状态(50％)，如图6所图示。低通效应最大时的特性由第一双折射板31和第二双折射板32的特性确定。

在图4至图6的相应状态下，第一双折射板31将入射光L1分成s偏振分量和p偏振分量。

在图4图示的状态下，液晶层33的旋光度为90°，该旋光度使得s偏振分量和p偏振分量分别转换成液晶层33内的p偏振分量和s偏振分量。此后，第二双折射板32将p偏振分量和s偏振分量组合成透射光L2。在图4所图示的状态下，最终的s偏振分量与最终的p偏振分量之间的分离宽度d为零，因此低通效应为零。

在图5所图示的状态下，液晶层33的旋光度为0°，该旋光度使得s偏振分量和p偏振分量穿过液晶层33而不被转换。此后，第二双折射板32使p偏振分量与s偏振分量之间的分离宽度增大。在图5所图示的状态下，最终的透射光L2中的s偏振分量与p偏振分量之间的分离宽度d最大，因此低通效应最大(100％)。

在图6所图示的状态下，液晶层33的旋光度为45°，该旋光度使得包括s偏振分量和p偏振分量的s偏振分量穿过液晶层33，且之后被第二双折射板32分成s偏振分量和p偏振分量。同样地，该旋光度使得包括s偏振分量和p偏振分量的p偏振分量穿过液晶层33，且之后被第二双折射板32分成s偏振分量和p偏振分量。最终的透射光L2包括分离宽度为d的s偏振分量和p偏振分量以及p偏振分量和s偏振分量的组合分量，且低通效应为中间状态(50％)。

[1.4可变光学低通滤波器的MTF特性]

图7图示了在将施加于可变光学低通滤波器30的电压改变的情况下MTF特性的变化的实例。在图7中，横轴指示空间频率(c/mm(周/mm))，而纵轴指示MTF值。上述情况也适用于以下指示MTF特性的其它附图。

图8图示了在图3中图示的可变光学低通滤波器与成像透镜1A结合的情况下由施加的电压引起的MTF特性变化的实例。在0V时，MTF特性处于无低通效应的穿过状态，且完全为成像透镜1A的MTF特性。

图9图示了典型光学低通滤波器的MTF特性的实例。在这种情况下，仅提供了在设计时确定的特定低通特性。

<2.操作>

[2.1相机的整个控制操作]

图10图示了相机的整个控制流的实例。控制微型计算机13由其自身或通过控制其它电路块进行图10所图示的步骤S1至步骤S13中的作为相机整个控制过程的过程。

开启相机100之后，在步骤S1中，控制微型计算机13确定主开关(主SW)的状态。当主开关处于接通状态时，过程进行至步骤S2，而当主开关处于断开状态时，重复确定开关的状态。在步骤S2中，进行必要的初始化。

在步骤S3中，控制微型计算机13进行控制以显示实时取景图像。首先，控制微型计算机13从成像元件6读取实时取景图像数据，并基于读取的图像数据进行曝光算术运算(AE)和白平衡算术运算(AWB)。控制微型计算机13根据确定曝光算术运算的结果确定将为透镜控制器4设定的f数和将为成像元件6设定的快门速度，以适当地控制曝光(该结果从下一个将读取的图像反映出来)。通过白平衡算术运算确定的白平衡增益被应用于下一个图像处理阶段。在图像处理器7对读取的图像数据进行适当处理之后，图像数据输出至显示面板11以显示实时取景图像。图像处理包括诸如白平衡、去马赛克、灰度转换、颜色转换和降低噪声的处理，所有这些处理均为数码相机的一般处理，因此此处不在进行描述。

在步骤S4中，控制微型计算机13再次确定主SW的状态。当主SW仍处于接通状态时，过程进行至下一个步骤S5。当主SW处于断开状态时，过程进行至步骤S13，且进行结束过程以将相机100变为待机状态，之后过程返回步骤S1。

在步骤S5中，控制微型计算机13检测到变为接通状态的开关SW1处于快门按钮21按下一半的状态，且当开关SW1处于接通状态时，过程进行至步骤6中的图像拍摄准备准备操作。当开关SW1未处于接通状态时，过程返回步骤S3，并重复实时取景过程(1)。

在步骤S6中，控制微型计算机13进行必要的准备过程以拍摄图像。在本实施方案中，仅对通过自动聚焦进行的聚焦调整过程进行了描述，该过程在此为主过程。控制微型计算机13向透镜控制器4提供预定指令，并重复读取图像，同时不断地改变成像透镜1A的聚焦位置。控制微型计算机13根据读取的图像数据计算对比度评价值以确定评价值最大的位置，并将透镜的聚焦位置固定至确定的位置。这是数码相机内的典型对比度AF(自动聚焦)系统。

在步骤S7中，控制微型计算机13进行与步骤S3中的过程相似的过程以再次显示实时取景图像。该过程与步骤S3中的过程的不同之处在于，此处未进行曝光算术运算以便将曝光固定于开关SW1处于接通状态的状态。

在步骤S8中，控制微型计算机13确定开关SW2是处于接通状态还是断开状态。开关SW2检测到快门按钮21被按下。当开关SW2处于接通状态时，控制微型计算机13使过程进行至步骤S9中的图像拍摄操作以及以后的步骤。当开关SW2处于断开状态时，在步骤S11中，控制微型计算机13确定开关SW1是否变为断开状态，且当SW1变为断开状态时，过程返回步骤S3，控制微型计算机13重复实时取景过程(1)以及之后的过程。当开关SW1仍处于接通状态时，过程返回步骤S7，控制微型计算机13重复实时取景过程(2)以及之后的过程。

在步骤S9中，控制微型计算机13确定相机100为记录模式。在记录模式为静止图像模式的情况下，控制微型计算机13使过程进行至步骤S10中的静止图像拍摄过程，而在记录模式为运动图像模式的情况下，控制微型计算机13使过程进行至步骤S12中的运动图像拍摄过程。稍后将详细描述步骤S10中的静止图像拍摄过程和步骤S12中的运动图像拍摄过程。在完成这两个过程之后，过程返回至步骤S3，且控制微型计算机13重复一系列操作。

[2.2静止图像拍摄过程]

图11图示了静止图像拍摄过程流的实例。控制微型计算机13由其自身或通过控制其它电路块进行图11所图示的步骤S100至步骤S105中的作为静止图像拍摄过程的过程。

在图11中，在步骤S100中，控制微型计算机13首先估算曝光期间由相机100的运动或旋转造成的图像运动量。以下描述了这种过程。

控制微型计算机13首先从垂直运动速度-间距旋转角速度检测器15和水平运动速度-横摆旋转角速度检测器16获得垂直方向和水平方向上的运动速度和角速度。在诸如手部运动校正技术的技术中已知了从加速度传感器和角速度传感器检测运动速度和角速度的方法的细节，因此此处不再进行描述。

接下来，控制微型计算机13估算水平方向上的图像运动量。通过以下表达式估算在曝光时间t[s]期间当手部运动或摇摄操作使相机100的位置以速度VH在水平方向上改变时所导致的位置变化ΔpH。

ΔpH＝VH×t......(表达式1)

当相机100的位置改变了ΔpH时，图像平面(成像元件6)上的图像运动量ΔdH1由以下表达式表示，其中拍摄图像时对象的放大率为M。

ΔdH1＝M×ΔpH......(表达式2)

可以通过以下表达式计算对象的放大率M，其中成像透镜1A的焦距为f，成像透镜1A的聚焦扩展量为x'。

M＝x'/f......(表达式3)

接下来，控制微型计算机13以相似方式通过以下算术运算确定当水平方向上发生角度变化时估算的图像运动量ΔdH2。通过以下表达式估算在曝光时间t[s]期间当相机100绕横轴(间距方向)以ωH[rad/s]的角速度旋转时所导致的角度变化。

ΔθH＝ωH×t......(表达式4)

当角度改变ΔθH[rad]时，图像平面上的图像运动量ΔdH2由以下表达式表示，其中成像透镜1A的焦距为f[mm]，而成像透镜1A的聚焦扩展量为x'[mm]。

ΔdH2＝(f+x')×tan(ΔθH)......(表达式5)

控制微型计算机13通过将以上确定的由运动变化和角度变化导致的估算图像运动量ΔdH1和ΔdH2相加来确定水平方向上的估算总图像运动量ΔdH。

ΔdH＝ΔdH1+ΔdH2......(表达式6)

控制微型计算机13以相似方式确定由垂直方向上的运动导致的估算图像运动量ΔdV1和由旋转导致的估算图像运动量ΔdV2，并通过以下表达式确定垂直方向上的估算总图像运动量ΔdV。

ΔdV＝ΔdV1+ΔdV2......(表达式7)

接下来，在步骤101中，控制微型计算机13基于确定的估算图像运动量估算由图像运动导致的MTF变化。在曝光期间水平方向上以恒定速度发生了ΔdH的运动的情况下，确定MTF的点扩散函数(PSF)可以是例如图12所图示的矩形函数。

图12图示了估算图像模糊(移动)的实例和与此对应的点扩散函数(PSF)的实例。在图12中，曝光开始时的位置是P1，曝光结束时的估算位置是P2。控制微型计算机13可进行估算，假设例如图像以相机100的运动速度和旋转角速度在曝光开始时进行匀速线性运动。图13图示了由图像模糊导致的MTF特性，其与图12图示PSF的傅里叶变换结果对应。

为了确定MTF，仅需要进行PSF的傅里叶变换。由于矩形函数的傅里叶变换是由以下表达式表示的同步函数，因此可以通过以下表达式根据估算的图像运动量确定相对于空间频率u在水平方向上的MTF特性MtfH(u)。

MtfH(u)＝sin((2π×ΔdH×u)/(2π×ΔdH×u)......…(表达式8)

接下来，控制微型计算机13以相似方式通过以下表达式根据垂直方向上的估算图像运动量ΔdV确定相对于空间频率v在垂直方向上的MTF特性MtfV(v)。

MtfV(u)＝sin(2π×ΔdV×u)/(2π×ΔdV×u)......(表达式9)

此后，在步骤102中，控制微型计算机13根据在步骤101中确定的MTF特性确定将对可变光学低通滤波器30施加的电压，并向OLPF控制器5提供指令以对可变光学低通滤波器30施加确定的电压。施加的电压以如下方式确定。

控制微型计算机13首先确定在奈奎斯特频率的80％的频率下水平方向和垂直方向上的MTF分别占在步骤101中确定的水平方向和垂直方向上的MTF的百分比。奈奎斯特频率由成像元件6的像素间距确定。例如，在像素间距为5μm的情况下，奈奎斯特频率为100c/mm，因此确定了80c/mm的频率下的MTF。只要根本不发生图像模糊，那么MTF不会减小，因此MTF为100％。然而，在发生图像模糊的情况下，则确定MTF值为例如40％。

在未发生图像模糊的情况下，控制微型计算机13对可变光学低通滤波器30施加使得低通效应最大的电压，以免因混叠而产生错误信号。相机100保存预先测量的每一个施加电压的MTF数据。因此，可以知道当低通效应最大时在80c/mm的频率下的MTF。例如，假设当低通效应最大时在80c/mm的频率下的MTF为30％。

最初MTF设定为减小至30％，且减小的MTF因图像模糊进一步减小至40％，因此MTF减小至0.3×0.4＝0.12，即什么都不做时为12％。因此，从低通效应中减去由图像模糊导致的减小至40％以实现相同的效果。换言之，仅需以40％的倒数来校正MTF，即1/0.4＝2.5倍。由于可变光学低通滤波器30的初始MTF为30％，因此0.3×2.5等于0.75。因此，可确定使得MTF在80c/mm的频率下为75％的施加电压，且可在与电压对应的方向(水平方向或垂直方向)上向可变光学低通滤波器30施加确定的电压。

此后，在步骤103中，控制微型计算机13从成像元件6读取图像数据。在步骤104中，在图像处理器7中对读取的图像数据进行诸如白平衡、去马赛克、灰度转换、颜色转换和降低噪声的处理，然后将图像数据输出至液晶面板10以在液晶面板10上显示。

在步骤105中，利用JPEG算法压缩已经过图像处理的图像，并将经图像记录在记录介质12上。此时，元数据(例如图像拍摄情况)被一起记录，且静止图像拍摄过程在步骤105结束。

在本实施方案中，如在步骤100中所描述，假设曝光期间导致的图像运动的方向近似于直线，且图像移动部分中的图像以恒定速度移动，如在步骤100中所描述。实际上，在许多情况下图像不以恒定速度移动。然而在实现本发明的目的，即控制可变光学低通滤波器30的特性时，限制了特性的可变范围。因此，作为目标的图像模糊范围相对较窄且在很短时间内便可发生。因此，在上述近似中实现了足够显著的效应。

不言而喻，有效的手段是将曝光时间分成多个段并重复进行检测和预测以提高准确性。此外，在运算能力充分的情况下，有效技术包括利用角速度数据、加速度数据和速度数据通过高阶近似表达式估算变化，并估算二维运动轨迹。在这种情况下，确定MTF时，利用快速傅里叶变换算法(FFT)直接对确定的PSF数据进行傅里叶变换。此外，另一种有效技术是求多个数据的平均值以避免干扰，例如噪音。

用于确定图像平面上的模糊(运动)量的表达式2和表达式5均部分地包括近似，但实现了足够的准确性来实现上述目的。此外，表达式5中的(f+x')与从图像侧的主点至成像透镜1A的图像形成点的距离对应，因此可通过提供从图像侧的主点至图像形成点的距离的不同手段来确定模糊(运动)量，而不通过焦距和聚焦扩展量。同样地，可通过不同手段获得表达式2中的图像拍摄放大率来确定模糊(运动)量。

(利用视觉系统的MTF特性确定施加电压的实例)

在步骤102中，可以使用除本实施方案中描述的奈奎斯特频率的80％之外的频率来确定对可变光学低通滤波器施加的电压，且根据各种情况进行最佳化是有效的。此外，可以以通过在多个频率下对MTF进行加权和积分获得的比例进行相似的算术运算。例如，在考虑视觉系统的MTF特性的情况下通过经加权比例确定施加电压的技术可有效地进一步提高图像质量。以下描述了利用视觉系统的MTF确定对可变光学低通滤波器30施加的电压的实例。

与图像观看者感知的清晰感高度相关的已知清晰度评价值的实例可以是通过对经视觉系统的MTF加权的图像形成系统的MTF进行积分获得的值，如以下表达式所表示。

I＝[∫MTF(u).VMTF(u)du]/[∫VMTF(u)du]......(表达式10)

此处，MTF(u)表示图像形成系统的MTF特性，VMTF(u)表示视觉系统的MTF特性，u表示空间频率。在相机100的奈奎斯特频率的范围内进行积分。

在本实施方案中，在未发生图像运动的情况下，对可变光学低通滤波器30施加了5V的电压以施加最大低通效应。图14图示了可变光学低通滤波器30在5V电压下的MTF特性以及视觉系统的MTF特性。图14中的视觉系统的MTF表示在图像以实际像素尺寸显示于监控器上(图像的一个像素与监控器的一个显示像素对应的状态)并以300mm的距离观看图像的情况下的MTF。图像形成系统的MTF与视觉系统的MTF之间的关系通过观察距离改变。因此，将上述情况用作评价图像清晰度以确定施加电压的典型观察情况。当通过表达式10计算在施加5V电压下的清晰度评价值I时，确定I为0.820。

相比之下，图15图示了在曝光期间发生4-μm图像运动的情况下可变光学低通滤波器30的MTF与图像运动导致的MTF的组合的MTF特性。施加的电压仍为5V。在这种情况下，清晰度评价值I减小至0.732。因此，可变光学低通滤波器30的低通特性被弱化以确定相机100内应施加的电压，该施加电压使得即便在发生4-μm图像运动的情况下仍可以实现接近初始清晰度评价值0.820的清晰度评价值，并施加该确定的电压。更具体地，在表达式10中，在不连续的空间频率(例如每毫米5条线)下进行积分以提高速度，并计算可变光学低通滤波器30在逐渐变化的电压下的MTF特性，从而确定最接近的值。可变光学低通滤波器30在每一个电压下的MTF特性均保存在相机100内，如上所述。在施加电压为2V的情况下，清晰度评价值为0.804，而在施加电压为1V的情况下，清晰度评价值为0.828。因此，将施加电压设定为1V使得可以实现基本等同的图像质量。图16图示了在将施加电压设定为1V以改变可变光学低通滤波器的低通效应的情况下的MTF特性。

(通过变焦校正图像运动)

除了本实施方案中描述的手部运动和摇摄操作导致的图像运动之外，还可以通过变焦操作(图像倍率的变化)校正图像拍摄期间由图像运动导致的模糊。在变焦导致的图像运动中，对于焦距发生相同变化，图像运动量根据在屏幕中的位置而不同，如图17和图18所图示。应注意，与图17相比，图18示意性地图示了在更接近屏幕中心的位置处的图像运动。对于相同图像高度(始于屏幕中心的距离)，图像高度方向上的运动量相同。然而，即便对于相同的图像高度，就运动量而言，水平方向和垂直方向上的运动量分量已改变。图像运动导致的清晰度的降低量也根据在屏幕中的位置而不同。因此，为了适当地进行校正，必须对可变光学低通滤波器30进行二维划分，并为屏幕的每一部分提供不同低通特性。

由变焦导致的图像运动量根据在屏幕中的位置改变，如上所述。然而，可以相对于整个屏幕在存在重要对象的屏幕中心周围简单地表示校正量，并施加该校正量。倘若如此，则进行以下过程。

控制微型计算机13在图像拍摄期间每单位时间从透镜控制器4获得焦距变化量，之后预测在曝光期间导致的焦距变化量。控制微型计算机13根据如此预测的焦距变化确定图像倍率变化量。控制微型计算机13采用6mm的图像高度处的点作为代表整个屏幕的位置，并确定在曝光时间期间在6mm的图像高度的位置处导致的图像高度方向上的图像运动量。通过与已描述的方法相似的方法，利用通过将图像高度方向上的运动量乘以0.7倍并将相乘后的运动量分配至水平方向和垂直方向而获得的值(与水平方向和垂直方向上的图像运动量对应且在相对于屏幕中心成45°角的倾斜方向上的值)来确定校正量。

相比之下，为了精确地进行校正，可对可变光学低通滤波器30进行二维划分，且可确定相对于各个位置在水平方向和垂直方向上的图像运动量，并可对每一部分施加不同电压，如上所述。

[2.3运动图像拍摄过程]

图19图示了运动图像拍摄过程流的实例。控制微型计算机13由其自身或通过控制其它电路块进行图19所图示的步骤S200至步骤S207中的作为运动图像拍摄过程的过程。在拍摄运动图像时，与在静止图像拍摄过程中描述的过程名称相同的每一个过程基本上为相同过程，因此以下仅描述差别之处。

在本实施方案中，在拍摄静止图像与拍摄运动图像时从图像元件读取的图像数据是相同的，然而在图像数据不同且拍摄运动图像时的像素间距与拍摄静止图像时的像素间距不同的情况下，将用于确定施加于可变光学低通滤波器30的电压的频率改变成了根据在步骤S202中拍摄运动图像时的像素间距确定的奈奎斯特频率。在拍摄运动图像时必须以高速读取图像，在某些情况下这可使得像素被抽取。在这种情况下，像素间距改变。

在步骤S204，增加了AF-AE-AWB过程以在运动图像拍摄期间不断进行聚焦调整、曝光控制和白平衡处理。此处，该过程是经优化以进行运动图像拍摄的过程。过程的实例可包括使变化平滑以防止确定的曝光值突然相对于紧邻的前一帧改变。

在步骤S206中的压缩-记录过程中，压缩系统和文件格式被分别改变成适合运动图像的压缩系统(例如ITU-T H.264)和运动图像文件格式(例如AVCHD)。

在步骤S207中，增加了确定结束记录运动图像的过程，且在记录未结束的情况下，过程返回步骤S200，并重复一系列过程。在指示记录已结束的情况下，运动图像拍摄过程结束。运动图像记录的结束由开始进行记录之后暂时关闭快门按钮21的开关SW2然后再次接通开关SW2指示。

(其它)

虽然已对在曝光期间检测图像模糊并实时进行校正的情况进行了描述，但可以在拍摄图像时根据实时取景显示的图像模糊预测MTF特性，并在开始曝光之前施加与MTF特性对应的低通特性，然后再进行图像拍摄。

<3.效果>

根据本实施方案，根据图像拍摄范围的变化来改变可变光学低通滤波器30的低通特性，这使得可以实现高质量图像。此外，实现了以下效果。

即便在手部运动或摇摄操作导致图像模糊的情况下，也可以通过控制可变光学低通滤波器30的低通特性来补偿图像模糊造成的清晰度降低，并拍摄具有高图像质量的照片。

仅就防止清晰度降低而言，可以不通过使用可变光学低通滤波器30来实现相似效果，然而在这种情况下，会产生由混叠导致的错误信号，使得图像质量以不同方式降低。根据本实施方案，可以自适应地处理由错误信号导致的图像质量降低以及由图像模糊导致的图像质量降低。这使得可以总是拍摄具有高图像质量的照片。

与现有技术中的在插入与不插入光学低通滤波器之间进行机械切换的实例不同，本实施方案使得可以自适应地处理由图像模糊导致的各种MTF特性，且还可以处理检测的图像模糊量，即便在拍摄运动图像期间也如此。这使得可以实现具有较高的照片(运动图像)。

应注意，本说明书中描述的效果是说明性的而非限制性的，且可包括其它效果。

<4.其它实施方案>

本公开的技术并不限于上述实施方案的描述，而是可以各种方式进行修改。

例如，可变光学低通滤波器30并不限于图3至图6所图示的配置实例，而是可具有任何其它配置。例如，可变光学低通滤波器30可具有如下配置，其中低通滤波器的效应通过使用压电元件使成像元件6轻微振动得以实现。此外，例如，可变光学低通滤波器30可具有如下配置，其中液晶层33、第一电极34和第二电极35插置于第一透明基板36与第二透明基板37之间，而第一双折射板31和第二双折射板32放置于其外部。为了不影响双折射，第一透明基板36和第二透明基板37可优选使用光学各向同性材料，例如石英玻璃。

此外，以上已经描述了图像拍摄范围基于成像装置的位置变化而发生变化的情况以及随着图像拍摄范围的变化对成像装置进行的操作。然而，图像拍摄范围的变化并不限于此，和可包括图像拍摄范围内包括的图像根据对象的运动或对象变化而改变的情况。因此，可以实现减轻图像质量降低的效果，即便在对象发生运动的情况下或任何其它情况下也如此。

此外，例如本发明的技术可具有以下配置。

(1)一种滤波器控制装置，包括滤波器控制器，所述滤波器控制器根据图像拍摄范围的变化进行控制以使安装在成像装置内的光学低通滤波器的低通特性发生变化。

(2)根据(1)所述的滤波器控制装置，其中当所述图像拍摄范围改变时，所述滤波器控制器将所述光学低通滤波器的低通特性设定成弱于所述图像拍摄范围未改变时的低通特性。

(3)根据(1)或(2)所述的滤波器控制装置，其中所述图像拍摄范围的变化是由对象与所述成像装置之间的相对位置和角度之一或二者的变化导致的图像运动。

(4)根据(1)至(3)中的任一项所述的滤波器控制装置，其中基于对象与所述成像装置之间的相对位置和角度的变化量、所述成像装置中的成像透镜的焦距、所述成像透镜的聚焦扩展量以及曝光时间确定由所述图像拍摄范围的变化导致的变化量。

(5)根据(1)至(4)中的任一项所述的滤波器控制装置，其中所述图像拍摄范围的变化是由变焦导致的图像倍率的变化。

(6)根据(1)至(4)中的任一项所述的滤波器控制装置，其中所述图像拍摄范围的变化是由手动使所述成像装置运动或摇摄操作导致的图像运动。

(7)根据(1)至(6)中的任一项所述的滤波器控制装置，其中所述滤波器控制器基于所述图像拍摄范围的变化量预测MTF特性的变化量并改变所述光学低通滤波器的低通特性以补偿MTF特性的变化。

(8)根据(1)至(6)中的任一项所述的滤波器控制装置，其中所述滤波器控制器基于所述图像拍摄范围的变化量预测清晰度的变化量并改变所述光学低通滤波器的低通特性以补偿清晰度的变化量。

(9)根据(1)至(8)中的任一项所述的滤波器控制装置，其进一步包括原始数据记录器，所述原始数据记录器记录指示所述光学低通滤波器的低通特性的数据连同原始数据。

(10)根据(1)至(9)中的任一项所述的滤波器控制装置，其中所述滤波器控制器根据曝光期间图像拍摄范围的变化或开始曝光之前图像拍摄范围的变化来改变所述光学低通滤波器的低通特性。

(11)根据(1)至(10)中的任一项所述的滤波器控制装置，其中

所述光学低通滤波器包括：

液晶层，

第一电极和第二电极，其放置成彼此相对并对设置于二者之间的液晶层施加电场，以及

第一双折射板和第二双折射板，其放置成彼此相对，其中所述液晶层、所述第一电极和所述第二电极设置于二者之间，且

所述低通特性根据所述第一电极与所述第二电极之间的电压变化改变。

(12)一种滤波器控制方法，包括根据图像拍摄范围的变化进行控制以使安装在成像装置内的光学低通滤波器的低通特性发生变化。

(13)一种成像装置，包括：

光学低通滤波器；和

滤波器控制器，其根据图像拍摄范围的变化进行控制以使所述光学低通滤波器的低通特性发生变化。

本申请基于并要求2014年7月8日在日本专利局提交的日本专利申请号2014-140151的优先权，其整个内容通过引用并入本申请。

本领域技术人员应理解，根据设计要求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要这些修改、组合、子组合和变更在所附权利要求或其等同物的范围内即可。