(57)【要約】【課題】フランジバック位置を移動させて近赤外領域の撮影を行なう際、近赤外投光機の波長が変化すると、可視領域から近赤外領域に撮影切替え時に、映像のボケが生じてしまう。【解決手段】フォーカス光学系と、フランジバック光学系と、エクステンダ光学系と、前記フォーカス光学系を駆動するフォーカス駆動手段と、前記フランジバック光学系を駆動するフランジバック駆動手段と、撮影対象物の合焦状態を評価する合焦評価手段と、前記合焦評価手段からの評価情報に基づき、前記フォーカス光学系を駆動し合焦させる合焦制御手段と、撮影波長領域を可視領域と近赤外領域とで選択する撮影選択手段を有するレンズ装置であって、前記撮影選択手段が可視撮影から近赤外撮影へ選択切替え時と、近赤外撮影状態で前記エクステンダ光学系が変更された時に、前記合焦制御手段は、前記合焦評価手段からの評価情報に基づき、前記フランジバック光学系を駆動し合焦させることを特徴とするレンズ装置。【選択図】  図１
2015041025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカス光学系と、フランジバック光学系と、エクステンダ光学系と、前記フォーカス光学系を駆動するフォーカス駆動手段と、前記フランジバック光学系を駆動するフランジバック駆動手段と、撮影対象物の合焦状態を評価する合焦評価手段と、前記合焦評価手段からの評価情報に基づき、前記フォーカス光学系を駆動し合焦させる合焦制御手段と、撮影波長領域を可視領域と近赤外領域とで選択する撮影選択手段を有するレンズ装置であって、
前記撮影選択手段が可視撮影から近赤外撮影へ選択切替え時と、近赤外撮影状態で前記エクステンダ光学系が変更された時に、前記合焦制御手段は、前記合焦評価手段からの評価情報に基づき、前記フランジバック光学系を駆動し合焦させることを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記合焦制御手段は、前記合焦評価手段からの評価情報に基づき、前記フランジバック光学系を駆動し合焦させた際に、フランジバック移動量と装着されるエクステンダ倍率とから、近赤外領域撮影時の点灯する赤外投光機の照射波長を算出し、算出した前記照射波長を記憶手段に記録し、前記照射波長の履歴より赤外投光機の異常を検知し、警報することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記合焦制御手段は、前記フランジバック光学系を駆動する際に、予め設定された近赤外領域撮影時に使用する赤外投光機の照射波長値と、装着されるエクステンダ倍率とからフランジバックの第１のオフセット駆動量を求め、第1のオフセット駆動量の駆動を行なった後に、前記合焦評価手段からの評価情報に基づき、前記フランジバック光学系を駆動し合焦させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記合焦制御手段は、可視領域撮影時は合焦物体追尾を行い、物体の移動方向と移動スピードを検知し、前記フランジバック光学系を駆動する際に、前記物体の移動方向と移動スピードとからフランジバックの第２のオフセット駆動量を求め、第2のオフセット駆動量の駆動を行なった後に、前記合焦評価手段からの評価情報に基づき、合焦させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視領域から近赤外領域の広い波長域での撮像をおこなう光学装置に関するものであり、特には可視領域と近赤外領域との撮影切り替えをおこなう制御手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昼夜問わず撮影をおこなう１つの光学系と１つの撮像装置とからなる撮像システムがある。昼間は可視領域での撮影おこない、夜間は近赤外光を投光し、近赤外領域での撮影をおこなうものである。撮影の波長領域を変えることで、同一の光学系を使用した場合、結像位置のズレが生じるため、この結像位置のズレをフランジバック光学系で補正駆動することで、結像位置を保つことが知られている。
【０００３】
特許文献１では可視領域撮影と、近赤外領域撮影とを交互に行い、夫々の映像信号の積分値より求まる、可視光と近赤外光との光量レベルの割合より、フランジバックの位置と近赤外投光器の光量を適切に設定する提案がある。また、特許文献２では、エクステンダ-のような挿抜切替え機構により、可視領域撮影と近赤外領域撮影とのフランジバックのズレ量を補正する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2000- 78456号公報
【特許文献２】特開2001-242370号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、可視と近赤外との光量レベルの割合で求められたフランジバック位置で光量レベルは最大となるが、近赤外撮影時に合焦するかは不明である。また、特許文献２のように、固定化された光学素子の挿抜によりフランジバック補正するものは、近赤外投光機の波長を固定すれば良いが、異なる近赤外波長に対応したり、経年変化に伴う近赤外投光機の波長変化に対応することが出来ないという問題がある。
【０００６】
このような問題点を鑑みて、本発明の目的は近赤外投光機の波長等が変化しても、可視撮影状態から近赤外撮影状態への切替え時に、フランジバック補正を適切に行い、合焦状態を保つことを可能する光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、
フォーカス光学系と、フランジバック光学系と、エクステンダ光学系と、前記フォーカス光学系を駆動するフォーカス駆動手段と、前記フランジバック光学系を駆動するフランジバック駆動手段と、撮影対象物の合焦状態を評価する合焦評価手段と、前記合焦評価手段からの評価情報に基づき、前記フォーカス光学系を駆動し合焦させる合焦制御手段と、撮影波長領域を可視領域と近赤外領域とで選択する撮影選択手段を有するレンズ装置であって、
前記撮影選択手段が可視撮影から近赤外撮影へ選択切替え時と、近赤外撮影状態で前記エクステンダ光学系が変更された時に、前記合焦制御手段は、前記合焦評価手段からの評価情報に基づき、前記フランジバック光学系を駆動し合焦させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、近赤外投光機の波長等が変化しても、可視撮影状態から近赤外撮影状態への切替え時に、フランジバック補正を適切に行い、合焦状態を保つことを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例の構成ブロック図
【図２】第１実施例の制御フロー図
【図３】フランジバック移動量より、投光機波長を求めるグラフ図
【図４】第２実施例の制御フロー図
【図５】投光機波長設定値より、フランジバックオフセット量を求めるグラフ図
【図６】第３実施例の制御フロー図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
［実施例１］
図１に本発明の構成ブロック図を、図２に制御フロー図を示す。
【００１２】
図1において、１は昼夜撮影可能なレンズ装置、２は昼夜撮影可能なカメラ装置、１４０は夜間時に近赤外領域の発光して撮影対象を照らす赤外投光機である。
【００１３】
２０１はレンズ装置１の光軸をと通った光束が結像する、カメラ２内にある撮像素子であるＣＣＤ。２０２は、ＣＣＤ、２０１上に結像した映像を映像信号を変換する画像処理部である。
レンズ装置１について説明する。
【００１４】
１０１はフォーカス光学系で光軸方向に前後に動かすことでレンズ装置１の焦点調整を行なう。１０２はズーム光学系で光軸方向に前後することで、画像の変倍を行ない、不図示のズームモータにより駆動される。１０３はエクステンダ光学系で、円盤状の枠に異なる倍率を有する光学素子が装着され、不図示のエクステンダモータにより枠を駆動し、任意の倍率の光学素子を光軸上に設定する。一般的にエクステンダ光学系１０３は、1倍(1.0x)、2倍(2.0x)の倍率が選択可能になっている。１０４はフランジバック光学系であり、ズーム光学系１０２が望遠側でも広角側でも合焦状態を保つよう、レンズ装置からカメラ２内の結像位置が光学的な基準位置となるよう調整するものである。
【００１５】
フランジバック光学系１０４は一般的にレンズ装置１とカメラ２とを取り付け時に調整するものあるが、昼夜の撮影が可能な本発明のレンズ装置1とカメラ２においては、昼間と夜間とで撮影対象の波長が異なる。昼間は可視領域の撮影を行い、夜間は赤外投光機１４０を使用した近赤外領域の撮影となる。可視領域の波長とは４５０ｎｍ〜８００ｎｍ程度、近赤外領域の波長とは８００ｎｍ〜９５０ｎｍ程度である。このように、昼間と夜間とで撮影波長を変えることで、レンズ1の結像位置は異なる位置となる。このため、昼間撮影から夜間撮影時に変更する際には、昼間撮影時に調整したフランジバック位置を再度調整する必要がある。
【００１６】
１１０はＣＰＵ等で実現される制御部であり、プログラムに従った処理が行なわれる。制御部には各種入力信号が入力されている。入力信号には、赤外投光機１４０の種類や波長等の投光機情報、Ｌ＿ＩＮＦＯ、可視／近赤外の撮影状態の切替えを行なう可視／近赤外切替え指令、ＩＲ＿Ｃがある。ＩＲ＿Ｃにより、昼間と夜間の撮影状態が切替えられ、この際、レンズ装置１のフランジバック光学系１０４の調整が必要となる。またＩＲ＿Ｃにより夜間撮影が指示されと、その信号は赤外投光機に伝えられ、赤外投光機を点灯させる。
【００１７】
更に、入力信号にはエクステンダ１０３の選択指令を行なう、エクステンダ指令、ＥＸＴ＿Ｃ、フォーカス位置を指示するフォーカス指令、ＦＣ＿Ｃ、フランジバック位置を指示するフランジバック指令、ＦＢ＿Ｃがある。１３１はＡＦ評価部でありカメラ２からの映像信号よりオートフォーカスすべき対象物を選択するとともに、その選択した対象物の合焦度合いを数値化したＡＦ評価値を制御部１１０へ渡たす。ＡＦ評価値は合焦度合が高い程、高い値となる。制御部１１０はこのような各種入力信号を受け、フォーカス光学系１０１とフランジバック光学系１０４を駆動制御する。
【００１８】
制御部１１０からフォーカス指令信号が作成されフォーカスアンプ１１１へ入力される。フォーカス１１１では電力増幅されフォーカスモータ１１２を駆動し、フォーカスモータに連動したフォーカス光学系１０１が駆動される。フォーカス光学系１０１の駆動に連動してフォーカスエンコーダ１１３が動き、移動量に応じたパルスを発生し制御部１１０に入力する。制御部１１０はフォーカスエンコーダ１１３からのパルス量を取り込み、フォーカス制御のフィードバック制御を行う。制御部１１０は同様にしてフランジバック光学系１０４についても、フランジバックアンプ１２１、フランジバックモータ１２２、フランジバックエンコーダ１２３を経由したフィードバック制御を行なう。
【００１９】
１３２はメモリであり、制御部１１０により各種データを記憶、更新する。１３３は警報手段であり、制御部１１０が異常等を検知した際に、外部に通知する手段であり、ブザー、表示、通信メッセージなどである。
【００２０】
次に、図２に示した制御部１１０での処理フローを説明する。Ｓ１０１は処理の開始で、Ｓ１０２へ移行する。Ｓ１０２では、可視／近赤外切替え指令、ＩＲ＿Ｃが変化したか判断し、変化した場合はＳ１０６へ移行し、変化無い場合はＳ１０３へ移行する。Ｓ１０３ではエクステンダ指令、ＥＸＴ＿Ｃが変化したかを判断し、変化した場合はＳ１０４へ移行し、変化無い場合はＳ１１０へ移行する。Ｓ１０４では指示されたエクステンダを装着するため不図示の駆動アンプへ指令を行い駆動開始する。そしてエクステンダの駆動完了後にＳ１０５へ移行する。
【００２１】
Ｓ１０５では現在のＩＲ＿Ｃが、可視状態か、近赤外状態かを判断し近赤外の時はＳ１０６へ移行し、可視の時はＳ１１１へ移行する。Ｓ１０６は、ＩＲ＿Ｃが切替わった時と、ＩＲ＿Ｃが近赤外でＥＸＴ＿Ｃが切替わった時とに処理される。Ｓ１０６では、ＡＦ評価部１３１からの撮影対象の合焦状態を表す評価値を見て、この評価値が最大となる様にフランジバック光学系１０４を駆動する。評価値が最大となったところでフランジバック光学系１０４の駆動を停止し、Ｓ１０７へ移行する。Ｓ１０７ではエクステンダ指令値の値と、Ｓ１０６で移動したフランジバックの移動量とから、投光機の波長を算出しメモリ１３２に記憶する。
【００２２】
ここで投光機の波長の算出方法として図３に示すグラフデータをメモリ１３２に予め記憶し、ＥＸＴ＿Ｃの指令値と、フランジバック移動量、ＦＢ＿ｄｐより投光機波長λを求める。グラフデータは多項式の係数を持たせて算出しても良く、また、グラフデータを離散データで持ち直線近似で算出しても良い。更に、Ｓ１０７ではメモリ１３２に格納された投光機波長λの時系列の履歴を確認し、Ｓ１０８へ移行する。Ｓ１０８では投光機波長λの時系列履歴より、大きな変化があるかを確認し、変化がある場合はＳ１１０へ移行し警報出力を行い、変化の無い場合はＳ１０９へ移行し警報を解除する処理を行なう。
【００２３】
Ｓ１０９，Ｓ１１０の処理の後、Ｓ１０２へ戻る。一方、ＩＲ＿Ｃが変化しない場合と、エクステンダが変化してもＩＲ＿Ｃが可視の状態はＳ１０３又はＳ１０５よりＳ１１１へ移行する。Ｓ１１１では通常のＡＦ処理を行い、ＡＦ評価部１３１からの撮影対象の合焦状態を表す評価値を見て、この評価値が最大となる様にフォーカス光学系１０１を駆動する。評価値が最大となったところでフォーカス光学系１０１の駆動を停止し、Ｓ１０２へ戻る。
【００２４】
以上、図１の構成ブロックと図２の制御フローにより、可視撮影状態から近赤外撮影状態への切替え時や、近赤外撮影時のエクステンダ切替え時に、通常フォーカス光学系を駆動しておこなうＡＦ処理を、１度だけフランジバック光学系を駆動してＡＦ処理する。
【００２５】
これにより、近赤外投光機の波長等が変化しても、可視撮影状態から近赤外撮影状態への切替え時に、フランジバック補正を適切に行い、合焦状態を保つことを可能となる。
【００２６】
さらに、フランジバック光学系１０４で合焦させる場合と、フォーカス光学系１０１で合焦させる場合とを明確に分けることで、どの撮影状態の時でもフォーカス光学系１０１により至近端から無限端までフォーカス位置を調整可能となる。
【００２７】
さらに、上述した通りフランジバック光学系１０４を駆動しＡＦさせた際のフランジバック移動量とエクテンダ値より投光機の波長を求め、履歴を取ることで、投光機の状態変化が推測出来るようになり、投光機の寿命を通知することも可能となる。
【００２８】
［実施例２］
第２の実施例として、図１に構成ブロック図を、図４に制御フロー図を示す。実施例１で説明した図１の詳細は省略する。また、図４の制御フローは実施例１で説明した図２の制御フローに対して、Ｓ２０１の処理が追加させている所が違うため、図２で説明した処理フローについては省略する。
【００２９】
Ｓ２０１はＳ１０６の前に行なわれる処理である。Ｓ１０６では実施例１で説明した通り、ＡＦ評価部１３１からの撮影対象の合焦状態を表す評価値を見て、この評価値が最大となる様にフランジバック光学系１０４を駆動する。しかし、可視撮影から近赤外撮影に切替わった際に、今迄、合焦していた対象物が大きくボケてしまい、合焦させるためフランジバック光学系１０４をどちらの光軸方向に動かせば良いか分からない場合も考えられる。このような場合は、一度移動方向を間違えた後、合焦する可能性があり、合焦までに時間が掛かることになる。
【００３０】
実施例２では、実施例１の発明に加えて、Ｓ１０６の処理の前に、Ｓ２０１の処理により、予めフランジバックをオフセット駆動させることで、素早く合焦させることを目的としている。
【００３１】
Ｓ２０１では、エクステンダ値、ＥＸＴ＿Ｃと、外部から設定さら投光機情報、Ｌ＿ＩＮＦＯからの設定される投光機波長を投光機波長設定λsetとし、この2つのパラメータからフランジバックオフセット量ＦＢ＿Ｏｆｆを求める。外部から設定さら投光機情報、Ｌ＿ＩＮＦＯからの設定される投光機波長が無い場合は、メモリ１３２に記憶してあるＳ１０７で算出される投光機波長を投光機波長設定λ setとしても良い。
【００３２】
ここでフランジバックオフセット量ＦＢ＿Ｏｆｆの算出方法として図５に示すグラフデータをメモリ１３２に予め記憶し、ＥＸＴ＿Ｃの指令値と、フランジバック移動量、投光機波長設定値λ setより求める。グラフデータは多項式の係数を持たせて算出しても良く、また、グラフデータを離散データで持ち直線近似で算出しても良い。
【００３３】
［実施例３］
第３の実施例として、図１に構成ブロック図を、図６に制御フローを示す。実施例１で説明した図１の詳細は省略する。また、図６の制御フローは実施例２で説明した図４の制御フローに対して、Ｓ３０１とＳ３０２の処理が追加させている所が違うため、図４で説明した処理フローについては省略する。
【００３４】
Ｓ３０２では、Ｓ１１１によるフォーカス光学系１０１によるＡＦ動作より、合焦物体の追尾を行い、合焦物体の移動方向Ｏｂｊ＿Ｄｉｒと、移動体スピードＯｂｊ＿Ｓｐｄを算出する。一方、Ｓ３０１は、Ｓ１０６によるフランジバック光学系１０４によるＡＦ動作完了後に、Ｓ３０２で算出したＯｂｊ＿Ｄｉｒと、Ｏｂｊ＿Ｓｐｄより、フランジバックの第２のオフセット駆動量を求め、駆動する。Ｓ３０１、Ｓ３０２の処理では、Ｏｂｊ＿ＤｉｒとＯｂｊ＿Ｓｐｄの他に、フォーカス位置、ズーム位置、アイリス位置や、可視状態から近赤外状態でのＡＦ動作完了までの時間計測値が必要となることがある。
【００３５】
Ｓ３０１、Ｓ３０２の処理を追加することで、移動体を撮影時に可視撮影から近赤外撮影に切替えた際に、本来静止物体を撮影時に求まる正しいフランジバック移動量が、移動体に引っ張られ、ずれてしまうのを防止することが可能となる。
【００３６】
このように、実施例３では、実施例２の発明に加えて、Ｓ３０１、Ｓ３０２の処理を加えることにより、移動体を撮影時に、可視／近赤外の撮影状態が変更に対しても、正しくフランジバックを補正駆動させることが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１          レンズ装置
２          カメラ
１０１      フォーカス光学系
１０３      エクステンダ光学系
１０４      フランジバック光学系
１１０      制御部
１１１      フォーカスアンプ
１１２      フォーカスモータ
１１３      フォーカスエンコーダ
１２１      フランジバックアンプ
１２２      フランジバックモータ
１２３      フランジバックエンコーダ
１３１      ＡＦ評価部
ＩＲ＿Ｃ    可視領域／近赤外領域撮影切換え指令
【図３】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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