(57)【要約】      （修正有）【課題】近赤外領域において波長が大きく変動する場合でも、フォーカスシフトの影響を抑制するレンズ装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】レンズ装置は、変倍レンズ１２ａのポテンショメータ１２ｃと、前群１６ａと後群１６ｂとを有する結像レンズ部１６と、第２の波長の近赤外線である場合に変倍レンズ１２ａの光軸位置に対する後群１６ｂの光軸位置を示す第１の後群位置データと、第２の波長より短い各波長にそれぞれ対応する係数を示す係数データと、を記憶するメモリ２７と、第３の波長の近赤外線が入射された場合に、第１の後群位置データに基づき、ポテンショメータ１２ｃから出力された信号の示す光軸位置に対する後群１６ｂの光軸位置を読み出し、係数データに基づいて、第３の波長に対応する係数を読み出し、読み出した後群１６ｂの光軸位置に読み出した係数を乗じることで光軸位置を算出し、算出した光軸位置に基づきモータ１６ｄを制御するＣＰＵ２８と、を備える。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光軸上に配置された変倍レンズと、前記変倍レンズの光軸位置に連動して前記光軸上を移動する補正レンズと、を有するズームレンズと、
前記光軸上に配置された光入射側のレンズである前群と、前記光軸上に配置された光出射側のレンズである後群と、を有し、前記ズームレンズからの光を、前記前群及び前記後群を介して撮像面に結像させる結像レンズ群と、
それぞれ異なる帯域の波長が透過する複数のバンドパスフィルタと、
前記光軸上に、前記複数のバンドパスフィルタのうちのいずれか１つを配置するロータリーソレノイドと、
を備えたレンズ装置。
【請求項２】
光軸上に配置された変倍レンズと、前記光軸上に配置され、かつ、第１の波長である可視光領域において焦点位置の変動が抑制されるように、前記変倍レンズの光軸位置に連動して光軸上を移動する補正レンズと、を有するズームレンズと、
前記変倍レンズの光軸位置に応じた信号を出力する位置信号出力手段と、
前記光軸上に配置された光入射側のレンズである前群と、前記光軸上に配置された光出射側のレンズである後群と、を有し、前記ズームレンズからの光を、前記前群及び前記後群を介して撮像面に結像させる結像レンズ群と、
前記後群の光軸位置を移動させる後群移動手段と、
入射光が第２の波長の近赤外線である場合に前記第２の波長の光の焦点が前記撮像面又はその近傍に配置されるような前記変倍レンズの光軸位置に対する前記後群の光軸位置を示す第１の後群位置データと、前記第２の波長より短い波長の近赤外線に対して各波長にそれぞれ対応する１未満の係数を示す係数データと、を記憶する記憶手段と、
前記第２の波長の近赤外線が入射された場合に、前記記憶手段に記憶された第１の後群位置データに基づいて、前記位置信号出力手段から出力された信号の示す光軸位置に対する前記後群の光軸位置を読み出し、前記後群を前記読み出した光軸位置に配置するように前記後群移動手段を制御し、前記第２の波長より短い第３の波長の近赤外線が入射された場合に、前記記憶手段に記憶された第１の後群位置データに基づいて、前記位置信号出力手段から出力された信号の示す光軸位置に対する前記後群の光軸位置を読み出し、前記記憶手段に記憶された係数データに基づいて、前記第３の波長に対応する係数を読み出し、読み出した前記後群の光軸位置に、読み出した係数を乗じることで、前記後群の光軸位置を算出し、前記後群を前記算出した光軸位置に配置するように前記後群移動手段を制御する制御手段と、
それぞれ異なる帯域の波長が透過する複数のバンドパスフィルタと、
前記光軸上に、前記複数のバンドパスフィルタのうちのいずれか１つを配置するロータリーソレノイドと、
を備えたレンズ装置。
【請求項３】
前記第１の後群位置データは、前記変倍レンズの光軸位置が所定値を超える前に比べて所定値を超えた方が、前記変倍レンズの光軸位置に対する前記後群の光軸位置の増加する割合が大きくなる特性を有する
請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記光軸上に前記ズームレンズよりも光入射側の配置された対物レンズと、
前記対物レンズの光軸位置を移動させる対物レンズ移動手段と、
前記記憶手段は、更に、入射光が前記第２の波長より長い波長の近赤外線である場合に入射光の各波長に対する前記対物レンズの光軸位置を示す対物レンズ位置データと、入射光が前記第２の波長より長い第４の波長の近赤外線である場合に前記第４の波長の光の焦点が撮像面又はその近傍に配置されるような前記変倍レンズの光軸位置に対する前記後群の光軸位置を示す第２の後群位置データと、を記憶し、
前記制御手段は、前記第２の波長より長い前記第３の波長の近赤外線が入射された場合に、前記記憶手段に記憶された前記対物レンズ位置データに基づいて、前記第４の波長に対する前記対物レンズの光軸位置を読み出し、前記対物レンズを前記読み出した光軸位置に配置するように前記対物レンズ移動手段を制御し、前記第２の後群位置データに基づいて、前記位置信号出力手段から出力された信号の示す光軸位置に対する前記後群の光軸位置を読み出し、前記後群を前記読み出した光軸位置に配置するように前記後群移動手段を制御する
請求項２又は請求項３に記載のレンズ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置を透過した被写体からの光に基づいて前記被写体を撮像し、前記被写体の画像を生成する撮像手段と、
前記撮像手段により生成された画像に所定の信号処理を施す信号処理手段と、
前記信号処理手段により信号処理された画像を出力する画像出力手段と、
を備えた撮像装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、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の技術では、同文献の図１に示すように、ＣＰＵ１６は、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】
これにより、特許文献１の技術は、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により、また、撮影可能な波長領域を拡大できる。
【０００５】
また、光学長に変化を生じさせるテレビカメラ本体が使用される場合にも、結像位置のずれを解消させる撮影レンズが提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献２の技術は、第１の波長領域の光での撮影時には、フランジバック調整用レンズＴＬをフランジバック調整された設定位置に移動させ、第２の波長領域の光での撮影時には、フランジバック調整用レンズＴＬを補正量記憶手段から読み出された補正量に基づいて移動させて、第２の波長領域の光での撮影時の結像位置が第１の波長領域の光での撮影時の結像位置に一致させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２６２７７５号公報
【特許文献２】特開２００６−１６２７５７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、高倍率・長焦点レンズを有するカメラでは、近赤外線領域において様々な波長の光が入射されると、焦点面が光軸方向に大きく移動する問題（フォーカスシフト）が発生する。
【０００９】
この場合、イメージセンサ面を光軸方向に移動可能なカメラであっても、イメージセンサ面の移動量を十分確保できないため、フォーカスシフトの影響を避けることができない。
【００１０】
また、特許文献１及び２の技術を用いたとしても、近赤外領域におけるフォーカスシフトによる焦点面の移動量（以下、「フォーカスシフト量」という。）が大きいため、その影響を十分抑制することができない。
【００１１】
本考案は、このような実情を鑑みて提案されたものであり、近赤外領域において波長が大きく変動する場合でも、フォーカスシフトの影響を抑制す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】
【００１２】
本考案に係るレンズ装置は、光軸上に配置された変倍レンズと、前記変倍レンズの光軸位置に連動して前記光軸上を移動する補正レンズと、を有するズームレンズと、前記光軸上に配置された光入射側のレンズである前群と、前記光軸上に配置された光出射側のレンズである後群と、を有し、前記ズームレンズからの光を、前記前群及び前記後群を介して撮像面に結像させる結像レンズ群と、それぞれ異なる帯域の波長が透過する複数のバンドパスフィルタと、前記光軸上に、前記複数のバンドパスフィルタのうちのいずれか１つを配置するロータリーソレノイドと、を備えている。
【００１３】
本考案に係るレンズ装置は、光軸上に配置された変倍レンズと、前記光軸上に配置され、かつ、第１の波長である可視光領域において焦点位置の変動が抑制されるように、前記変倍レンズの光軸位置に連動して光軸上を移動する補正レンズと、を有するズームレンズと、前記変倍レンズの光軸位置に応じた信号を出力する位置信号出力手段と、前記光軸上に配置された光入射側のレンズである前群と、前記光軸上に配置された光出射側のレンズである後群と、を有し、前記ズームレンズからの光を、前記前群及び前記後群を介して撮像面に結像させる結像レンズ群と、前記後群の光軸位置を移動させる後群移動手段と、入射光が第２の波長の近赤外線である場合に前記第２の波長の光の焦点が前記撮像面又はその近傍に配置されるような前記変倍レンズの光軸位置に対する前記後群の光軸位置を示す第１の後群位置データと、前記第２の波長より短い波長の近赤外線に対して各波長にそれぞれ対応する１未満の係数を示す係数データと、を記憶する記憶手段と、前記第２の波長の近赤外線が入射された場合に、前記記憶手段に記憶された第１の後群位置データに基づいて、前記位置信号出力手段から出力された信号の示す光軸位置に対する前記後群の光軸位置を読み出し、前記後群を前記読み出した光軸位置に配置するように前記後群移動手段を制御し、前記第２の波長より短い第３の波長の近赤外線が入射された場合に、前記記憶手段に記憶された第１の後群位置データに基づいて、前記位置信号出力手段から出力された信号の示す光軸位置に対する前記後群の光軸位置を読み出し、前記記憶手段に記憶された係数データに基づいて、前記第３の波長に対応する係数を読み出し、読み出した前記後群の光軸位置に、読み出した係数を乗じることで、前記後群の光軸位置を算出し、前記後群を前記算出した光軸位置に配置するように前記後群移動手段を制御する制御手段と、それぞれ異なる帯域の波長が透過する複数のバンドパスフィルタと、前記光軸上に、前記複数のバンドパスフィルタのうちのいずれか１つを配置するロータリーソレノイドと、を備えている。
【００１４】
本考案に係る撮像装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレンズ装置と、前記レンズ装置を透過した被写体からの光に基づいて前記被写体を撮像し、前記被写体の画像を生成する撮像手段と、前記撮像手段により生成された画像に所定の信号処理を施す信号処理手段と、前記信号処理手段により信号処理された画像を出力する画像出力手段と、を備えている。
【考案の効果】
【００１５】
本考案に係るレンズ装置は、近赤外光の波長が変動する場合であっても、フォーカスシフトを抑制することができる。
【００１６】
本考案に係る撮像装置は、近赤外光の波長が変動する場合であっても、フォーカスシフトを抑制して高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の第１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】スタンダードモードで波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのそれぞれの場合において、変倍レンズの光軸位置ＣＦＧに対するＦＳ量を示す図である。
【図３】図２のＦＳ量を示すブラフである。
【図４】２Ｘモードで波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのそれぞれの場合において、変倍レンズの光軸位置ＣＦＧに対するＦＳ量を示す図である。
【図５】図４のＦＳ量を示すグラフである。
【図６】スタンダードモードで波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのそれぞれの場合において、フォーカスシフトが生じないような、変倍レンズの光軸位置ＣＦＧに対する後群の光軸位置（補正量）を示す図である。
【図７】図６の光軸位置（補正量）を示すグラフである。
【図８】２Ｘモードで波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのそれぞれの場合において、フォーカスシフトが生じないような、変倍レンズの光軸位置ＣＦＧに対する後群の光軸位置（補正量）を示す図である。
【図９】図８の光軸位置（補正量）を示すグラフである。
【図１０】入射光の波長（８５０〜１５５０ｎｍ）に対する対物レンズ１１ａの光軸位置（補正量）［ｍｍ］を示す図である。
【図１１】２Ｘモードで波長が１５００ｎｍの場合において、変倍レンズの光軸位置に対するフォーカスシフトが抑制されるような後群の光軸位置（補正量）を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
以下、本考案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。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、本考案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。撮像装置は、高倍率・長焦点のものであり、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。
【００２０】
撮像装置は、具体的には、被写体からの光を入射してズームやフォーカスなどを制御するレンズ系１０と、レンズ系１０を介して入射された光に基づいて被写体の画像を生成する撮像系５０と、を有している。
【００２１】
［撮像装置の構成］
ここで、レンズ系１０は、光軸上において、光の入射側（光伝搬方向の上流側）から順に、光が入射される対物レンズ部１１と、ズーム倍率を調整するための変倍レンズ部１２と、変倍レンズ部１２に連動して光軸上を移動する補正レンズ１３と、リレーレンズ１４と、絞り１５と、光を結像させる結像レンズ部１６と、所定帯域の光を通過させるフィルタ部１７と、を備えている。
【００２２】
対物レンズ部１１は、光軸上を移動可能な対物レンズ１１ａと、対物レンズ１１ａの光軸上の位置（以下「光軸位置」という。）に応じた信号を出力するポテンショメータ１１ｃと、対物レンズ１１ａを光軸方向に移動させるモータ１１ｄと、モータ１１ｄを駆動させる駆動回路１１ｅと、を備えている。
【００２３】
変倍レンズ部１２は、ワイド（Ｗｉｄｅ）からテレ（Ｔｅｌｅ）まで、焦点距離をｆ＝１２．５〜７７５ｍｍ（結像レンズ部１６がスタンダードモードの場合）の範囲で調整できる。なお、この焦点距離の調整範囲は一例に過ぎず、この範囲に限定されるものではない。
【００２４】
ここで、変倍レンズ部１２は、光軸上を移動可能な変倍レンズ１２ａと、変倍レンズ１２ａの光軸位置に応じた信号を出力するポテンショメータ１２ｃと、変倍レンズ１２ａを光軸方向に移動させるモータ１２ｄと、モータ１２ｄを駆動させる駆動回路１２ｅと、を備えている。また、補正レンズ１３は、可視光域のフォーカスシフトが抑制されるように、変倍レンズ１２ａの光軸位置に連動して光軸上を移動する。そして、変倍レンズ部１２と補正レンズ１３が一般にいう４群ズームレンズに対応する。但し、ズームレンズの構成はこれに限定されるものではない。
【００２５】
結像レンズ部１６は、光入射側に設けられた凸レンズである前群１６ａと、光出射側（前群１６ａよりも光伝搬方向側）に設けられた凹レンズである後群１６ｂと、後群１６ｂの位置に応じた信号を出力するポテンショメータ１６ｃと、後群１６ｂを光軸方向に移動させるモータ１６ｄと、モータ１６ｄを駆動させる駆動回路１６ｅと、を備えている。
【００２６】
なお、結像レンズ部１６は、基準の光学倍率で設計された設計基準モード、すなわち「スタンダードモード」であり、レンズ系１０から着脱可能に構成されている。さらに本実施形態では、この結像レンズ部１６と同様に構成され、かつ、光学倍率が異なる（例えばスタンダードモードの２倍で設計された「２Ｘモード」である）結像レンズ部１６Ｘも用意されている。よって、ユーザは、結像レンズ部１６に代えて、結像レンズ部１６Ｘをレンズ系１０に装着することもできる。
【００２７】
このため、ユーザは、変倍レンズ１２ａの光軸位置を変えることでワイド（Ｗｉｄｅ）からテレ（Ｔｅｌｅ）まで光学倍率を調整でき、更に、スタンダードモードの結像レンズ部１６を２Ｘモードの結像レンズ部１６Ｘに交換すれば、変倍レンズ１２ａの位置によって調整された倍率を２倍に変更できる。
【００２８】
フィルタ部１７は、９５０ｎｍ及びその近傍帯域の光を透過するバンドパスフィルタ１７ａと，８８０ｎｍ及びその近傍帯域の光を透過するバンドパスフィルタ１７ｂ，８５０ｎｍ及びその近傍帯域の光を透過するバンドパスフィルタ１７ｃと、バンドパスフィルタ１７ａ，１７ｂ，１７ｃのいずれか１つを光軸上に配置させるためのロータリーソレノイド１７ｄと、ロータリーソレノイド１７ｄを駆動させる駆動回路１７ｅと、を備えている。ロータリーソレノイド１７ｄは、ロータの永久磁石とヨークに発生した磁極との反発と吸引によって回転（ステップ）運動して、バンドパスフィルタ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを高速で切り換えることができる。
【００２９】
なお、結像レンズ部１６の焦点距離は本実施形態で挙げた例に限定されず、その他の焦点距離ｆであってもよい。例えば、“２／３”対応用としての等倍代替用として、ｆ＝１７〜１０６５ｍｍも可能である。
【００３０】
さらに、レンズ系１０は、ユーザにより撮影条件に応じた操作が行われる操作部２６と、第１後群位置データ及び係数データが予め記憶されているメモリ２７と、各ポテンショメータからの信号を常時モニタすると共に、各レンズ及び各バンドパスフィルタに対応する各駆動回路を制御する中央処理演算ユニット（ＣＰＵ）２８と、を備えている。なお、ユーザは、操作部２６を操作することで、メモリ２７に記憶されているデータを書き換えることが可能である。
【００３１】
一方、撮像系５０は、レンズ系１０を介して入射された被写体からの光に基づいて当該被写体の画像を生成するＣＣＤイメージセンサ５１と、生成された画像をアナログ信号からディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器５２と、ディジタル信号に変換された画像に対してホワイトバランス調整、ガンマ補正等の所定の信号処理を行う信号処理回路５３と、信号処理済みの画像を出力する出力部５４と、を備えている。
【００３２】
［フォーカスシフト］
ところで、近赤外光域で光学倍率を変更するために変倍レンズ１２ａの光軸位置が変動すると、焦点面が変動するフォーカスシフトが発生してしまい、ピントの合わない画像が発生してしまう。
【００３３】
図２は、波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのそれぞれの場合において、変倍レンズ１２ａの光軸位置ＣＦＧに対するフォーカスシフト（ＦＳ）量［ｍｍ］を示す図である。ここでは、スタンダードモードの結像レンズ部１６が使用されている。
【００３４】
光軸位置ＣＦＧ（＝１〜２１）は、スタンダードモードとなる変倍レンズ１２ａの光軸位置（基点）を１とした場合の光軸位置を表している。なお、図２に示すように、ＣＦＧ＝１は焦点距離ｆ＝１２．５０ｍｍ（光学倍率１．０倍）、ＣＦＧ＝２はｆ＝１５．０９ｍｍ（光学倍率１．２倍）、ＣＦＧ＝３はｆ＝２０．１１ｍｍ（光学倍率１．６倍）、・・・、ＣＦＧ＝２１はｆ＝７８２．１７ｍｍ（光学倍率６２．６倍）である。
【００３５】
図３は、図２のＦＳ量を示すブラフである。同図に示すように、９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのすべての波長において、変倍レンズ１２ａの光軸位置を示すＣＦＧ＝１〜７ではＦＳ量はほぼ一定であるが、ＣＦＧ＝７〜２１ではＦＳ量は指数関数的に増大する。また、波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍと小さくなるに従って、ＦＳ量は小さくなる。
【００３６】
図４は、波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのそれぞれの場合において、変倍レンズ１２ａの光軸位置ＣＦＧに対するＦＳ量［ｍｍ］を示す図である。ここでは、２Ｘモードの結像レンズ部１６Ｘが使用されている。
【００３７】
図５は、図４のＦＳ量を示すグラフである。この場合も、同図に示すように、９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのすべての波長において、変倍レンズ１２ａの光軸位置を示すＣＦＧ＝１〜７ではＦＳ量はほぼ一定であるが、ＣＦＧ＝７〜２１ではＦＳ量は指数関数的に増大する。また、波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍへと小さくなるに従って、ＦＳ量は小さくなる。
【００３８】
図２から図５によれば、撮像装置の入射光が近赤外線の場合、ズーム倍率が所定値まではＦＳ量はほぼ一定であるが、ズーム倍率が所定値を超えるとＦＳ量は指数関数的に増大する。また、入射光の波長が小さくなるに従ってＦＳ量は小さくなる。
【００３９】
したがって、入射光が近赤外線であって、かつ、ズーム倍率が所定値を超える場合、入射光の波長が変化するとＦＳ量が大きく変化することが分かる。また、入射光の波長が小さくなるに従ってＦＳ量が小さくなる割合は、波長に依存し、波長毎にそれぞれ異なる値になる。但し、ＦＳ量が小さくなる割合は、同一波長であれば、ズーム倍率がどのような値であっても、ほぼ一定になる。
【００４０】
つまり、近赤外線の基準波長（例えば９５０ｎｍ）において変倍レンズ１２ａの光軸位置（ズーム倍率）に対するＦＳ量の関係が分かれば、基準波長より短い波長（例えば８８０ｎｍ、８５０ｎｍ）については上記の関係に所定の割合（係数）を乗じるだけで変倍レンズ１２ａの光軸位置に対するＦＳ量の関係が求められる。
【００４１】
本実施形態では、このような性質のフォーカスシフトの影響を抑制するために、結像レンズ部１６の後群１６ｂの光軸位置が補正される。なお、前群１６ａでなく後群１６ｂの光軸位置が補正される理由は、（１）前群１６ａは後群１６ｂに比べて焦点距離が長いため、その光軸位置を調整するのが容易でなく、（２）ＦＳ量を抑制するための前群１６ａの補正量は、後群１６ｂに比べて大きくなり（例えば約３倍になる）、補正量を確保するための大きなスペースが必要になるからである。そこで、結像レンズ部１６の後群１６ｂの光軸移動で補正するために、次に示す第１後群位置データが用いられる。
【００４２】
［第１後群位置データ：スタンダードモードの結像レンズ部１６を用いた場合］
図６は、波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのそれぞれの場合において、フォーカスシフトが生じない（焦点位置が撮像面又はその近傍にある）ような、変倍レンズ１２ａの光軸位置ＣＦＧに対する後群１６ｂの光軸位置（補正量）を示す図である（（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））。ここでは、スタンダードモードの結像レンズ部１６が使用されている。
【００４３】
また、参考として、波長９５０ｎｍのＦＳ量も示されている。更に、図６には、（Ｂ）に対する（Ｃ）の割合（Ｅ）、（Ｂ）に対する（Ｄ）の割合（Ｆ）なども示されているが、これらについては後述する。
【００４４】
図７は、図６の光軸位置（補正量）を示すグラフである。同図に示すように、９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのすべての波長において、変倍レンズ１２ａの光軸位置を示すＣＦＧ＝１〜７では補正量はほぼ一定であるが、ＣＦＧ＝７〜２１では補正量は指数関数的に増大する。また、変倍レンズ１２ａの光軸位置がどのような値であっても、波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍと小さくなるに従って、補正量はほぼ固有の比率で小さくなる。
【００４５】
また、入射光の波長が小さくなるに従って補正量が小さくなる割合は、波長に依存しており、波長毎にそれぞれ異なる値になる。但し、補正量が小さくなる割合は、同一波長であれば、ズーム倍率がどのような値であっても、ほぼ固有の比率になる。
【００４６】
そこで、本実施形態では、メモリ２７に記憶された第１後群位置データは、後群１６ｂの光軸位置（補正量）を決定するデータであり、図６及び図７に示すような、波長が９５０ｎｍの場合の変倍レンズ１２ａの光軸位置に対する後群１６ｂの光軸位置の関係を示している。
【００４７】
すなわち、この第１後群位置データは、入射光の波長が９５０ｎｍの場合において、変倍レンズ１２ａの光軸位置（ズーム倍率）に応じて、自動的に調整すべき後群１６ｂの光軸位置（基準位置に対する補正量）を表している。なお、基準位置とは、補正レンズ１３の制御だけでフォーカスシフトの影響がほとんどない場合における後群１６ｂの光軸位置をいう。
【００４８】
これにより、入射光の波長が９５０ｎｍの場合は、この第１後群位置データだけで後群１６ｂの光軸位置が自動的に補正される。しかし、入射光の波長が８８０ｎｍ、８５０ｎｍの場合、後群１６ｂの光軸位置を自動的に補正するためには、この第１後群位置データに加えて後述する係数データが必要になる。
【００４９】
［係数データ］
上記の図６には、変倍レンズ１２ａの光軸位置毎に、波長が９５０ｎｍの場合の後群１６ｂの光軸位置（Ｂ）に対して、波長が８８０ｎｍの場合の後群１６ｂの光軸位置（Ｃ）の割合（（Ｅ）＝（Ｃ）／（Ｂ））が示されている。図６によると、（Ｅ）の最小値は０．７１６、最大値は０．７８３、平均値は０．７５２である。
【００５０】
更に、図６には、変倍レンズ１２ａの光軸位置毎に、波長が９５０ｎｍの場合の後群１６ｂの光軸位置（Ｂ）に対して、波長が８５０ｎｍの場合の後群１６ｂの光軸位置（Ｄ）の割合（（Ｆ）＝（Ｄ）／（Ｂ））が示されている。図６によると、（Ｆ）の最小値は０．６１３、最大値は０．６９５、平均値は０．６５５である。
【００５１】
メモリ２７に記憶されている係数データは、入射光が８８０ｎｍの場合に第１後群位置データの値に乗じるべき係数と、入射光が８５０ｎｍの場合に第１後群位置データの値に乗じるべき係数と、を示すものであり、上述した計算値を考慮して決定される。例えば、本実施形態では、係数データは、８８０ｎｍの場合は「０．７５」、８５０ｎｍの場合は「０．６６」である。但し、係数データは、これに限定されるのではなく、８８０ｎｍに対して０．７２〜０．７８の範囲内であればよく、８５０ｎｍに対して０．６１〜０．７０の範囲内であればよい。
【００５２】
［第１後群位置データ：２Ｘモードの結像レンズ部１６Ｘを用いた場合］
上述した図６及び図７はスタンダードモードの結像レンズ部１６が用いられた場合を示しているが、本実施形態では２Ｘモードの結像レンズ部１６Ｘを用いている。この場合、図６は次の図８に示すようになり、図７は次の図９に示すようになる。
【００５３】
図８は、波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのそれぞれの場合において、フォーカスシフトが抑制される（焦点位置が撮像面又はその近傍にある）ような、変倍レンズ１２ａの光軸位置ＣＦＧに対する後群１６ｂの光軸位置（補正量）を示す図である（（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））。ここでは、２Ｘモードの結像レンズ部１６Ｘが使用されている。更に、図８には、（Ｂ）に対する（Ｃ）の割合（Ｅ）、（Ｂ）に対する（Ｄ）の割合（Ｆ）なども示されているが、これらについては後述する。
【００５４】
図９は、図８の光軸位置（補正量）を示すグラフである。この場合も図７と同様に、９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍのすべての波長において、変倍レンズ１２ａの光軸位置を示すＣＦＧ＝１〜７では補正量はほぼ一定であるが、ＣＦＧ＝７〜２１では補正量は指数関数的に増大する。また、変倍レンズ１２ａの光軸位置がどのような値であっても、波長が９５０ｎｍ、８８０ｎｍ、８５０ｎｍと波長が短くなるに従って、補正量はほぼ固有の比率で小さくなる。
【００５５】
また、入射光の波長が短くなるに従って補正量が小さくなる割合は、波長に依存し、波長毎にそれぞれ異なる値になる。但し、補正量が小さくなる割合は、同一波長であれば、ズーム倍率がどのような値であっても、ほぼ固有の比率になる。
【００５６】
そこで、本実施形態では、メモリ２７に記憶された第１後群位置データは、図８及び図９に示すような、後群１６ｂの光軸位置（補正量）を決定するためのデータであり、波長が９５０ｎｍの場合の変倍レンズ１２ａの光軸位置に対する後群１６ｂの光軸位置の関係を示している。
【００５７】
これにより、結像レンズ部１６Ｘが使用される場合であっても、入射光の波長が９５０ｎｍの場合は、この第１後群位置データだけで後群１６ｂの光軸位置が自動的に補正される。しかし、入射光の波長が８８０ｎｍ、８５０ｎｍの場合、後群１６ｂの光軸位置を自動的に補正するためには、この第１後群位置データに加えて後述する係数データが必要になる。
【００５８】
［係数データ］
上記の図８には、変倍レンズ１２ａの光軸位置毎に、波長が９５０ｎｍの場合の後群１６ｂの光軸位置（Ｂ）に対して、波長が８８０ｎｍの場合の後群１６ｂの光軸位置（Ｃ）の割合（（Ｅ）＝（Ｃ）／（Ｂ））が示されている。図８によると、（Ｅ）の最小値は０．６９９、最大値は０．７７６、平均値は０．７４６である。
【００５９】
更に、図８には、変倍レンズ１２ａの光軸位置毎に、波長が９５０ｎｍの場合の後群１６ｂの光軸位置（Ｂ）に対して、波長が８５０ｎｍの場合の後群１６ｂの光軸位置（Ｄ）の割合（（Ｆ）＝（Ｄ）／（Ｂ））が示されている。図８によると、（Ｆ）の最小値は０．５５９、最大値は０．６８４、平均値は０．６３６である。
【００６０】
メモリ２７に記憶されている係数データは、例えば本実施形態では、８８０ｎｍの場合は「０．７５」、８５０ｎｍの場合は「０．６４」である。但し、係数データは、これに限定されるのではなく、８８０ｎｍに対して０．７０〜０．７８の範囲内であればよく、８５０ｎｍに対して０．５６〜０．６８の範囲内であればよい。
【００６１】
以上のように構成された撮像装置において、被写体に可視光が照射されている場合、撮像装置のＣＰＵ２８は、変倍レンズ１２ａの光軸位置に連動して補正レンズ１３の光軸位置を制御して、焦点位置の変動（フォーカスシフト）を抑制している。
【００６２】
しかし、被写体に近赤外光が照射されている場合、ＣＰＵ２８は、変倍レンズ１２ａの光軸位置に連動して補正レンズ１３の光軸位置を制御するだけではフォーカスシフトを抑制することができないので、近赤外光の波長に応じて次の制御を実行する。以下では、スタンダードモードの結像レンズ部１６が用いられ、これに対応する第１後群位置データ及び係数データが使用される例について説明する。
【００６３】
［波長９５０ｎｍの光源が使用される場合］
ユーザは、波長９５０ｎｍの光源を使用する場合、操作部２６に対して、その光源の波長情報（９５０ｎｍ）を入力する。ＣＰＵ２８は、光源の波長情報９５０ｎｍが操作部２６を介して入力されると、波長９５０ｎｍ及びその近傍の光を透過するバンドパスフィルタ１７ａを使用するように、駆動回路１７ｅを介して、ロータリーソレノイド１７ｄを制御する。
【００６４】
そして、光源から波長９５０ｎｍの赤外光が出力されると、被写体にこの赤外光が照射され、被写体で反射された波長９５０ｎｍの赤外光が撮像装置に入射される。
【００６５】
ＣＰＵ２８は、ポテンショメータ１２ｃからの信号に基づいて、常時、変倍レンズ１２ａの光軸位置を監視している。そして、ＣＰＵ２８は、メモリ２７に記憶されている第１後群位置データを参照して、変倍レンズ１２ａの光軸位置に対応する後群１６ｂの光軸位置を読み出し、駆動回路１６ｅ及びモータ１６ｄを介して、後群１６ｂの光軸位置を上記の読み出した位置になるように制御する。
【００６６】
この結果、撮像装置は、９５０ｎｍの光源が使用された場合、メモリ２７に記憶されている第１後群位置データに基づいて後群１６ｂの位置を自動的に調整することによって、フォーカスシフトの影響が生じないようにして、被写体を撮像することができる。
【００６７】
［波長８５０ｎｍの光源が使用される場合］
ユーザは、波長８５０ｎｍの光源を使用する場合、操作部２６に対して、その光源の波長情報（８５０ｎｍ）を入力する。ＣＰＵ２８は、光源の波長情報８５０ｎｍが操作部２６を介して入力されると、波長８５０ｎｍ及びその近傍の光を透過するバンドパスフィルタ１７ｃを使用するように、駆動回路１７ｅを介して、ロータリーソレノイド１７ｄを制御する。
【００６８】
そして、光源から波長８５０ｎｍの赤外光が出力されると、被写体にこの赤外光が照射され、被写体で反射された波長８５０ｎｍの赤外光が撮像装置に入射される。
【００６９】
ＣＰＵ２８は、ポテンショメータ１２ｃからの信号に基づいて、常時、変倍レンズ１２ａの光軸位置を監視している。そして、ＣＰＵ２８は、メモリ２７に記憶されている第１後群位置データを参照して、変倍レンズ１２ａの光軸位置に対応する後群１６ｂの光軸位置を読み出し、更に、メモリ２７に記憶されている係数データを参照して、波長８５０ｎｍの場合に対応する係数０．６６を読み出す。
【００７０】
つぎに、ＣＰＵ２８は、読み出した後群１６ｂの光軸位置に係数０．６６を乗じることで、波長８５０ｎｍの場合における後群１６ｂの光軸位置を算出する。ＣＰＵ２８は、駆動回路１６ｅ及びモータ１６ｄを介して、後群１６ｂの光軸位置を上記の算出した位置になるように制御する。
【００７１】
この結果、撮像装置は、８５０ｎｍの光源が使用された場合、メモリ２７に記憶されている第１後群位置データに基づいて後群１６ｂの光軸位置（補正量）を読み出すと共に、係数データに基づいて波長８５０ｎｍに対応する係数０．６６を読み出す。そして、撮像装置は、読み出した補正量に読み出した係数を乗じて、この乗算値に従って後群１６ｂの位置を自動的に補正する。これにより、撮像装置は、近赤外光の波長が変更された場合でも、後群１６ｂの位置を自動的に補正することで、フォーカスシフトの影響を受けることなく、被写体を撮像することができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、波長８５０ｎｍの光源が使用された場合について説明したが、波長８８０ｎｍの光源が使用される場合でも、ＣＰＵ２８は、メモリ２７に記憶された第１後群位置データ及び波長８８０ｎｍに対応する係数データを使用することで、フォーカスシフトの影響が生じないように、後群１６ｂの光軸位置を制御することができる。
【００７３】
以上のように、本考案の第１の実施形態に係る撮像装置は、波長９５０ｎｍの場合について変倍レンズ１２ａの光軸位置に対する後群１６ｂの光軸位置の関係を示す第１後群位置データを予め用意しておけば、波長８８０、８５０ｎｍの場合の係数データを用いるだけで、入射光の波長が８８０、８５０ｎｍの場合であっても、後群１６ｂの光軸位置を精度よく調整することができ、その結果、フォーカスシフトを抑制することができる。
【００７４】
［第２の実施形態］
つぎに、第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の回路・部位には同一の符号を付し、主に相違する点について説明する。
【００７５】
第１の実施形態では、近赤外線の波長が９５０ｎｍ以下の場合について説明したが、波長が９５０ｎｍを超えると、フォーカスシフト量が更に増大してしまう。この場合、撮像装置のＣＰＵ２８が、後群１６ｂの光軸位置を制御しても、フォーカスシフト量の影響を抑制できない。
【００７６】
そこで、第２の実施形態では、波長が９５０ｎｍを超える場合、ＣＰＵ２８は、後群１６ｂの光軸位置を制御するだけでなく、更に対物レンズ１１ａの光軸位置を制御することによって、フォーカスシフトの影響を抑制している。この場合、メモリ２７には、詳しくは後述するデータが記憶されている。なお、本実施形態では、波長９５０ｎｍを超える例として、入射光の波長が１５００ｎｍである場合を例に挙げて説明する。
【００７７】
図１０は、入射光の波長（１０００〜１５５０ｎｍ）に対する対物レンズ１１ａの光軸位置（補正量）［ｍｍ］を示す図である。ここでは、正の補正量は、対物レンズ１１ａが光軸上を光入射側へ移動する向きである。図１０の特性については、波長をｘ［ｎｍ］、補正量をｙ［ｍｍ］とすると、次の近似式で表される。
【００７８】
ｙ＝０．５５８（ｘ／１０００）−０．４４３
但し、上記の近似式は一例に過ぎず、光学系１０を構成するレンズが異なれば近似式が異なるのは言うまでもない。
【００７９】
図１１は、波長が１５００ｎｍの場合において、変倍レンズ１２ａの光軸位置に対するフォーカスシフトが抑制される（焦点位置が撮像面又はその近傍にある）ような後群１６ｂの光軸位置（補正量）を示す図である。ここでは、２Ｘモードの結像レンズ部１６Ｘが使用されている。
【００８０】
ここで、図１０及び図１１に示す特性は次のようにして求められる。まず、ユーザは、波長ｘ［ｎｍ］を固定（例えばｘ＝１５００［ｎｍ］に設定）した状態において、対物レンズ１１ａの光軸位置（補正量）ｙ［ｍｍ］を０〜０．５［ｍｍ］の範囲内で所定数（例えば０．０１）毎に設定して、それぞれの場合の図１１に示す特性を求める。次に、図１１に示す特性の最大値と最小値の差が最も小さくなる場合のｙを求める。
【００８１】
このとき求められた対物レンズ１１ａの光軸位置（補正量）ｙと、最大値と最小値の差が最も小さくなる場合の図１１の特性は、入射光の波長がｘ［ｎｍ］の場合に好適なものである。
【００８２】
そして、ｘを１０００〜１５５０［ｎｍ］まで例えば０．０５ずつ設定する毎に、上記のようにｙ及び図１１に示す特性を求める。その結果、図１０の特性が求められると共に、各波長の場合において変倍レンズ１２ａの光軸位置に対するフォーカスシフトが生じないような後群１６ｂの光軸位置（補正量）が求められる。
【００８３】
なお、本実施形態では、メモリ２７には、図１０に示すデータ（以下「対物レンズ位置データ」という。）と、図１１に示すデータ（以下「第２後群位置データ」という）とが記憶されている。そして、ＣＰＵ２８により以下に示すような制御が実行される。
【００８４】
［波長１５００ｎｍの光源が使用される場合］
ユーザは、波長１５００ｎｍの光源を使用する場合、操作部２６に対して、その光源の波長情報（１５００ｎｍ）を入力する。ＣＰＵ２８は、光源の波長情報１５００ｎｍが操作部２６を介して入力されると、波長１５００ｎｍ及びその近傍の光を透過するバンドパスフィルタ（図示省略）を使用するように、駆動回路１７ｅを介して、ロータリーソレノイド１７ｄを制御する。
【００８５】
そして、光源から波長１５００ｎｍの赤外光が出力されると、被写体にこの赤外光が照射され、被写体で反射された波長１５００ｎｍの赤外光が撮像装置に入射される。
【００８６】
ＣＰＵ２８は、ポテンショメータ１１ｃからの信号に基づいて、常時、対物レンズ１１ａの光軸位置を監視している。そして、ＣＰＵ２８は、メモリ２７に記憶されている対物レンズ位置データを参照して、入射光の波長１５００ｎｍに対応する対物レンズ１１ａの光軸位置を読み出し、駆動回路１１ｅ及びモータ１１ｄを介して、対物レンズ１１ａの光軸位置を上記の読み出した位置になるように制御する。
【００８７】
ＣＰＵ２８は、さらに、メモリ２７に記憶されている第２後群位置データを参照して、変倍レンズ１２ａの光軸位置に対応する後群１６ｂの光軸位置を読み出し、駆動回路１６ｅ及びモータ１６ｄを介して、後群１６ｂの光軸位置を上記の読み出した位置になるように制御する。
【００８８】
この結果、撮像装置は、波長１５００ｎｍの光源が使用された場合でも、メモリ２７に記憶されている対物レンズ位置データに基づいて対物レンズ１１ａの光軸位置を制御すると共に、第２後群位置データに基づいて後群１６ｂの光軸位置を制御することによって、フォーカスシフトの影響が生じないようにして、被写体を撮像することができる。
【００８９】
なお、本考案は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実用新案登録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。例えば、第１の実施形態では、近赤外線の例として、波長が９５０、８８０、８５０ｎｍの場合を例に挙げたが、近赤外線であれば他の波長であってもよい。第２の実施形態では、９５０ｎｍより長波長の例として１５００ｎｍを例に挙げたが、９５０ｎｍより長波長の近赤外線であれば他の波長であってもよい。
【００９０】
また、ＣＰＵ２８は、２Ｘモードの結像レンズ部１６Ｘが使用されている場合、これに対応する位置データ及び係数データをメモリ２７から読み出して、上述した例と同様に処理を実行すればよい。
【００９１】
さらに、上述した実施形態では、光源は、近赤外光を出力できる光源であればよく、特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９２】
１２  変倍レンズ部
１６  結像レンズ部
１７  フィルタ部
２６  操作部
２７  メモリ
２８  ＣＰＵ
５１  ＣＣＤイメージセンサ
５３  信号処理部
５４  出力部
【図１】
0003185804.tif 000003
【図２】
0003185804.tif 000004
【図３】
0003185804.tif 000005
【図４】
0003185804.tif 000006
【図５】
0003185804.tif 000007
【図６】
0003185804.tif 000008
【図７】
0003185804.tif 000009
【図８】
0003185804.tif 000010
【図９】
0003185804.tif 000011
【図１０】
0003185804.tif 000012
【図１１】
0003185804.tif 000013