(57)【要約】【課題】滑らかな動きをする可視光映像及び近赤外映像を同時に得ることができるレンズ装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、被写体からの光が入射される凸レンズ１１と、中央部に孔部が形成された凹面鏡であって、凸レンズ１１からの光を凸レンズ１１に向けて反射する主鏡１２と、凸レンズ１１の中央部の光出射面側に設けられた凸面鏡であって、主鏡１２からの光を主鏡１２の孔部に向けて反射する副鏡１３と、主鏡１２の孔部を通過した光の光路上に配置され、可視光帯域から近赤外光帯域までの任意の帯域の光を透過する可視光透過フィルタ２１ａ及び近赤外光透過フィルタ２１ｂを連続的に切り替え可能な光学フィルタ２１と、を備えている。【選択図】図１
2019159107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光が入射される凸レンズと、
中央部に孔部が形成された凹面鏡であって、前記凸レンズからの光を当該凸レンズに向けて反射する主鏡と、
前記凸レンズの中央部の光出射面側に設けられた凸面鏡であって、前記主鏡からの光を前記主鏡の孔部に向けて反射する副鏡と、
前記主鏡の孔部を通過した光の光路上に配置され、可視光帯域から近赤外光帯域までの任意の帯域の光を透過する複数のバンドパスフィルタを連続的に切り替え可能な光学フィルタと、
を備えたレンズ装置。
【請求項２】
前記光学フィルタは、所定の回転軸を中心とする円の円周上に前記複数のバンドパスフィルタを配置し、前記所定の回転軸を中心として回転可能である
請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置の前記光学フィルタを透過した光に基づいて映像信号を生成する撮像部と、
前記撮像部により生成された映像信号を出力する出力部と、
を備えた撮像装置。
【請求項４】
タイミング信号を発生するタイミング信号発生部を更に備え、
前記光学フィルタは、前記タイミング信号発生部により発生されたタイミング信号に同期して、前記複数のバンドパスフィルタを連続的に切り替え、
前記撮像部は、前記タイミング信号発生部により発生されたタイミング信号に同期して、前記映像信号を生成する
請求項２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可視光領域と近赤外領域での撮影に使用可能にしたレンズシステムが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のレンズシステムは、同文献の図１に示すように、近赤外領域の撮影モードが選択された場合には、フォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬの設定位置に基づいて、フォーカスレンズＦＬの各設定位置に対する被写体距離（ピントが合う被写体の距離）が可視光領域の撮影モード時と一致するようにトラッキングレンズＴＬの設定位置を補正する。
【０００４】
そして、特許文献１のレンズシステムは、上記のようにトラッキングレンズの設定位置を補正して、フォーカスレンズの各設定位置に対応する被写体距離をいずれの波長領域での撮影においても一致させることで、撮影可能な波長領域を拡大して、可視光領域でも近赤外領域でも撮影できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６２７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のレンズシステムは、上述のように撮影モード（近赤外領域又は可視領域）が変わるたびにトラッキングレンズＴＬの設定位置を補正する必要がある。このため、上記レンズシステムは、可視映像だけでなく近赤外映像も同時に動画撮影する場合、トラッキングレンズＴＬを連続的に何度も切り替えしなければならず、近赤外映像や可視映像において滑らかな動きを再現することができない問題があった。
【０００７】
本発明は、このような実情を鑑みて提案されたものであり、滑らかな動きをする可視光映像及び近赤外映像を同時に得ることができるレンズ装置及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のレンズ装置は、被写体からの光が入射される凸レンズと、中央部に孔部が形成された凹面鏡であって、前記凸レンズからの光を当該凸レンズに向けて反射する主鏡と、前記凸レンズの中央部の光出射面側に設けられた凸面鏡であって、前記主鏡からの光を前記主鏡の孔部に向けて反射する副鏡と、前記主鏡の孔部を通過した光の光路上に配置され、可視光帯域から近赤外光帯域までの任意の帯域の光を透過する複数のバンドパスフィルタを連続的に切り替え可能な光学フィルタと、を備えている。
【０００９】
請求項２に記載のレンズ装置は、前記光学フィルタは、所定の回転軸を中心とする円の円周上に前記複数のバンドパスフィルタを配置し、前記所定の回転軸を中心として回転可能である。
【００１０】
請求項３に記載の撮像装置は、上記レンズ装置と、前記レンズ装置の前記光学フィルタを透過した光に基づいて映像信号を生成する撮像部と、前記撮像部により生成された映像信号を出力する出力部と、を備えている。
【００１１】
請求項４に記載の撮像装置は、タイミング信号を発生するタイミング信号発生部を更に備え、前記光学フィルタは、前記タイミング信号発生部により発生されたタイミング信号に同期して、前記複数のバンドパスフィルタを連続的に切り替え、前記撮像部は、前記タイミング信号発生部により発生されたタイミング信号に同期して、前記映像信号を生成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、滑らかな動きをする可視光映像及び近赤外映像を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】色フィルタの構成を示す図である。
【図３】撮像部から出力される信号の説明図である。
【図４】単一のモニタに表示される可視映像及び近赤外映像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１の構成を示すブロック図である。撮像装置１は、可視光領域から近赤外光領域までの光に対応して被写体を撮像する。
【００１５】
撮像装置１は、具体的には、シュミットカセグレン式光学系１０と、光学フィルタ２１と、レンズ群３０と、撮像部４０と、バッファメモリ５０と、出力切替部６０と、可視映像モニタ７０と、近赤外映像モニタ８０と、を備えている。
【００１６】
シュミットカセグレン式光学系１０は、シュミット補正板である凸レンズ１１と、例えば球面状に形成された凹面鏡である主鏡１２と、例えば球面状に形成された凸面鏡である副鏡１３と、を備えている。
【００１７】
凸レンズ１１は、その中心が光軸上になるように配置され、被写体からの光を主鏡１２に集光する。凸レンズ１１の光入射面側の中央部には、遮光膜が設けられている。また、凸レンズ１１の光出射面側の中央部（遮光膜の背面側）には、副鏡１３が設けられている。
【００１８】
主鏡１２は、球面状に形成された凹面鏡である。主鏡１２は、その中心が光軸上になるように、かつ、凹面が被写体側に向くように配置されている。主鏡１２の中央部には、副鏡１３で反射された光を通すための孔部が形成されている。主鏡１２は、凸レンズ１１からの光を反射して、反射光を凸レンズ１１の中央部にある副鏡１３に集中させる。
【００１９】
副鏡１３は、球面状に形成された凸面鏡である。副鏡１３は、その中心が光軸上に配置され、かつ、凸面が光伝搬方向に向くように、凸レンズ１１の光出射面（光入射面の反対面）側に設けられている。副鏡１３は、主鏡１２からの光を反射して、その反射光を主鏡１２の孔部に向けて折り返す。副鏡１３で反射された光が、主鏡１２の孔部を通過して、光学フィルタ２１に入射される。
【００２０】
図２は、光学フィルタ２１の構成を示す平面図である。光学フィルタ２１は、円板状に形成されており、中心軸周りに回転可能に設けられている。
光学フィルタ２１は、可視光を透過するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である可視光透過フィルタ２１ａと、近赤外光を透過するＢＰＦである近赤外光透過フィルタ２１ｂと、フィルタ固定部材２１ｃと、を備える。
【００２１】
可視光透過フィルタ２１ａ及び近赤外光透過フィルタ２１ｂは、所定の大きさの円が半円弧上を移動した軌跡の形状で形成されている。フィルタ固定部材２１ｃは、円板状に形成され、可視光透過フィルタ２１ａ及び近赤外光透過フィルタ２１ｂを、それぞれの外周側及び内周側から固定する。
【００２２】
可視光透過フィルタ２１ａ及び近赤外光透過フィルタ２１ｂは、フィルタ固定部材２１ｃによって、互いに重ならないように、かつ、所定の円の円周上を覆うように配置される。さらに、可視光透過フィルタ２１ａ及び近赤外光透過フィルタ２１ｂは、シュミットカセグレン式光学系１０を通過する光が上記の所定の円の円周上のある１点を通過するように、配置される。
【００２３】
このため、フィルタ固定部材２１ｃが中心軸周りに回転すると、可視光透過フィルタ２１ａ及び近赤外光透過フィルタ２１ｂは共に上述した所定の円の円周上を移動する。そして、シュミットカセグレン式光学系１０を通過する光が、常に、可視光透過フィルタ２１ａ又は近赤外光透過フィルタ２１ｂを通過して、レンズ群３０に入射される。
【００２４】
なお、フィルタ固定部材２１ｃは、モータ２２の駆動に基づいて回転される。モータ２２は、例えば、自身の回転数を検出するタコジェネレータ付きのブラシレスモータである。モータ２２は、定常運転時には１／３０秒で１回転するように、モータ駆動部２３により回転速度が制御される。このため、定常運転時には、１／６０秒毎に、光学フィルタ２１から、可視光透過フィルタ２１ａを透過する光（可視光）と近赤外光透過フィルタ２１ｂを透過する光（近赤外光）とが交互に出力される。
【００２５】
レンズ群３０は、複数のレンズ、例えば、ズームレンズ、フォーカスレンズ等を有する複数のレンズであり、図示しないモータの駆動に基づいて、シュミットカセグレン式光学系１０を通る光軸上をシフトする。光学フィルタ２１から出力された光は、レンズ群３０を透過して、撮像部４０の撮像面に入射される。
【００２６】
撮像部４０の撮像面には、１／６０秒毎に、レンズ群３０を透過した可視光と近赤外光とが交互に入射される。撮像部４０は、入射された光に応じて光電変換を行い、１／６０秒毎に、可視光による映像信号、近赤外光による映像信号を交互に出力し、バッファメモリ５０へ供給する。
【００２７】
図３は、撮像部４０から出力される映像信号の説明図である。同図に示すように、１／６０秒毎、すなわち、１フィールド期間毎に、可視光による映像信号（可視映像）、近赤外光による映像信号（近赤外映像）が交互に出力される。
【００２８】
同期信号発生部４１は、水平同期信号及び垂直同期信号を発生し、これらの同期信号をモータ駆動部２３、撮像部４０、バッファメモリ５０、及び出力切替部６０に供給する。これにより、モータ２２の回転タイミング、撮像部４０の映像信号出力タイミング、バッファメモリ５０のデータ入出力タイミング、及び出力切替部６０の出力切り替えタイミングについて同期が取れる。
【００２９】
バッファメモリ５０は、撮像部４０から供給される映像信号を一時保持して、その後、出力切替部６０へ供給する。出力切替部６０は、１／６０秒毎に出力先を切り替える。出力切替部６０は、具体的には、バッファメモリ５０から供給される映像信号のうち、可視光による映像信号を可視映像モニタ７０に供給し、近赤外光による映像信号を近赤外映像モニタ８０に供給する。この結果、同時に、可視映像モニタ７０には可視映像が表示され、近赤外映像モニタ８０には近赤外映像が表示される。
【００３０】
以上のように、本発明の実施形態に係る撮像装置は、被写体を撮影して、シュミットカセグレン式光学系１０を通過する光から、可視映像と近赤外映像とを同時に出力することができる。
【００３１】
特に、シュミットカセグレン式光学系１０は、屈折光学系（レンズタイプ）ではなく反射光学系（ミラータイプ）であるため、可視光に対する近赤外光の収差が無視できるほど小さい。このため、撮像装置は、シュミットカセグレン式光学系１０を通過する光から、収差の影響がほとんどない可視光及び近赤外光を１／６０秒毎に交互に取り出すことができ、可視映像及び近赤外映像を同時に出力することができる。また、撮像装置は、可視光に対する近赤外光の収差を補正する必要がないので、滑らかな動きをする可視映像及び近赤外映像を同時に出力することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計変更されたものにも適用可能である。  
【００３３】
例えば、可視映像モニタ７０及び近赤外映像モニタ８０の代わりに、単一の映像モニタを設けてもよい。
図４は、単一のモニタに表示される可視映像及び近赤外映像を示す図である。モニタには、図４（Ａ）に示すように、可視映像と近赤外映像が並べられて表示されてもよいし、図４（Ｂ）に示すように、可視映像と近赤外映像が交互に表示されてもよい。
【００３４】
また、光学フィルタ２１は、可視光透過フィルタ２１ａと近赤外光透過フィルタ２１ｂの１組を備えた構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、光学フィルタ２１は、可視光透過フィルタ２１ａと近赤外光透過フィルタ２１ｂを２組以上備えた構成でもよい。このとき、光学フィルタ２１は、それぞれの光透過フィルタから光が１／６０秒間出力するように回転すればよい。
【００３５】
上述した実施形態では、光学フィルタ２１は、可視光と赤外光のそれぞれの帯域を透過する２種類の光透過フィルタを備えていたが、３種類以上の光透過フィルタを備えてもよい。この場合、光学フィルタ２１は、それぞれの光透過フィルタから光が１／６０秒間出力するように回転すればよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０  シュミットカセグレン式光学系
１１  凸レンズ
１２  主鏡
１３  副鏡
２１  光学フィルタ
２２  モータ
２３  モータ駆動部
３０  レンズ群
４０  撮像部
４１  同期信号発生部
５０  バッファメモリ
６０  出力切替部
７０  可視映像モニタ
８０  近赤外映像モニタ
【図１】
2019159107.tif 000003
【図２】
2019159107.tif 000004
【図３】
2019159107.tif 000005
【図４】
2019159107.tif 000006