(57)【要約】【課題】広範な光透過域を有する撮像レンズよりも、近赤外波長域内の特定の波長域での光透過率を高めることができる撮像レンズとそれを用いた撮像装置を提供する。【解決手段】撮像レンズは、複数のレンズを有し、複数のレンズの少なくとも一部に対してコーティングが施されることにより、近赤外光波長域において、１５５０ｎｍを含む近赤外光ピーク波長域ＮＩＲよりも短波長側の光透過率が、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲの短波長端の光透過率から波長が短くなるにつれて減少し、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲよりも長波長側の光透過率が、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲの長波長端の光透過率から波長が長くなるにつれて減少する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを有し、
前記複数のレンズの少なくとも一部に対してコーティングが施され、
近赤外光波長域において、１５５０ｎｍを含む近赤外光ピーク波長域よりも短波長側の光透過率が、前記近赤外光ピーク波長域の短波長端から少なくとも１３５０ｎｍまで波長が短くなるにつれて減少し、
前記近赤外光ピーク波長域よりも長波長側の光透過率が、前記近赤外光ピーク波長域の長波長端から少なくとも１７５０ｎｍまで波長が長くなるにつれて減少する、
撮像レンズ。
【請求項２】
前記複数のレンズの少なくとも一部に対して前記コーティングが施されることにより、可視光波長域において、５００ｎｍから６５０ｎｍの範囲を含む可視光ピーク波長域よりも短波長側の光透過率が、前記可視光ピーク波長域の短波長端から前記可視光波長域の短波長端まで波長が短くなるにつれて減少し、前記可視光ピーク波長域よりも長波長側の光透過率が、前記可視光ピーク波長域の長波長端から前記可視光波長域の長波長端まで波長が長くなるにつれて減少する請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項３】
前記近赤外光ピーク波長域での光透過率の変動の特性を示すリップルの大きさ及び数のうちの少なくとも一方の第１変数が、前記可視光ピーク波長域での光透過率の変動の特性を示すリップルの大きさ及び数のうちの、対応する第２変数よりも小さい請求項２に記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記可視光波長域に含まれる青色波長域のうちの短波長側の波長域の光透過率は、前記青色波長域のうちの長波長側の波長域の光透過率よりも低い請求項２又は請求項３に記載の撮像レンズ。
【請求項５】
前記青色波長域のうちの短波長側の波長域は、４５０ｎｍ以下の波長域である請求項４に記載の撮像レンズ。
【請求項６】
４００ｎｍから４３０ｎｍの光透過率が、５０％以下である請求項４又は請求項５に記載の撮像レンズ。
【請求項７】
前記複数のレンズの少なくとも一部に対して前記コーティングが施されることにより、前記近赤外光ピーク波長域と前記可視光ピーク波長域との間に、前記近赤外光ピーク波長域と前記可視光ピーク波長域よりも光透過率が小さい低光透過率領域を有する請求項２から請求項６の何れか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項８】
前記低光透過率領域は、９００ｎｍから１１００ｎｍの波長域であり、前記９００ｎｍから１１００ｎｍの波長域における光透過率が５％以下である請求項７に記載の撮像レンズ。
【請求項９】
前記近赤外光ピーク波長域に光透過率ピークを有する基本波の前記コーティングによる干渉によって生じる前記基本波の３分の１波長の光透過率ピークが前記可視光ピーク波長域に存在する請求項２から請求項８の何れか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項１０】
可視光の少なくとも一部の光透過率を下げる第１の光学フィルタ及び近赤外光の少なくとも一部の光透過率を下げる第２の光学フィルタのうちの少なくともいずれかを光路上に配置可能な光学フィルタ切替部を含む請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項１１】
前記第２の光学フィルタの屈折率と厚さの積が、前記第１の光学フィルタの屈折率と厚さの積よりも大きい請求項１０に記載の撮像レンズ。
【請求項１２】
前記複数のレンズのうちの最も結像側に位置するレンズよりもさらに結像側に配置された前記光学フィルタ切替部を含む請求項１０又は請求項１１に記載の撮像レンズ。
【請求項１３】
前記第１の光学フィルタ又は前記第２の光学フィルタを光路上に配置した場合の合焦位置を示す合焦位置情報を有し、前記合焦位置情報に基づいて、前記第１の光学フィルタが光路上に配置された場合と前記第２の光学フィルタが光路上に配置された場合とで合焦位置調整レンズの位置を変更する制御を行う制御部を含む請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項１４】
ズーム光学系を含む請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の撮像レンズと、
前記撮像レンズを介して被写体を撮像するＩｎＧａＡｓ撮像素子と、
を含む撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、撮像レンズ及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置は、可視光での撮像を行うことが一般的であるが、それ以外にも様々な用途に用いられる撮像装置が知られている。例えば、暗視カメラ及び測距カメラ等のように、近赤外光域の波長光を撮像する撮像装置がある。
【０００３】
また、可視光と近赤外光との両方の波長域での撮像が可能な撮像装置も知られている。このような撮像装置に用いる撮像素子は、可視光から近赤外光までの波長域で光を検出できる撮像素子が用いられる。例えば、特許文献１には、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ又はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサを用いた撮像装置が開示されている。特許文献１に記載の撮像装置は、近赤外光域まで撮像可能な撮像装置である。
【０００４】
また、より広い近赤外光域に検出感度を有する撮像素子としては、例えば、０．５μｍから１．７μｍまでの波長域で光を検出可能なＩｎＧａＡｓ撮像素子等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０３９６４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に開示された撮像装置は、１．１μｍまでの近赤外光域までしか撮像できない。より長い波長域まで撮像する場合は、ＩｎＧａＡｓ等の半導体撮像素子を用いる必要がある。
【０００７】
本開示の一実施形態は、広範な光透過域を有する撮像レンズよりも、近赤外波長域内の特定の波長域での光透過率を高めることができる撮像レンズとそれを用いた撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様に係る撮像レンズでは、複数のレンズを有し、複数のレンズの少なくとも一部に対してコーティングが施されることにより、近赤外光波長域において、１５５０ｎｍ（１．５５μｍ）を含む近赤外光ピーク波長域よりも短波長側の光透過率が、近赤外光ピーク波長域の短波長端の光透過率から波長が短くなるにつれて減少し、近赤外光ピーク波長域よりも長波長側の光透過率が、近赤外光ピーク波長域の長波長端の光透過率から波長が長くなるにつれて減少する。従って、第１の態様に係る撮像レンズは、広範な光透過域を有する撮像レンズよりも、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【０００９】
第２の態様に係る撮像レンズは、近赤外光ピーク波長域における光透過率が６０％以上である。第２の態様に係る撮像レンズによれば、近赤外光ピーク波長域における光透過率が６０％以上であることによって、広範な光透過域を有する撮像レンズよりも、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【００１０】
第３の態様に係る撮像レンズでは、複数のレンズの少なくとも一部に対してコーティングが施されることにより、可視光波長域において、５００ｎｍから６５０ｎｍの範囲を含む可視光ピーク波長域よりも短波長側の光透過率が、可視光ピーク波長域の短波長端の光透過率から波長が短くなるにつれて減少し、可視光ピーク波長域よりも長波長側の光透過率が、可視光ピーク波長域の長波長端の光透過率から波長が長くなるにつれて減少する。第３の態様に係る撮像レンズによれば、５００ｎｍから６５０ｎｍの範囲を含む可視光ピーク波長域を有することにより、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【００１１】
第４の態様に係る撮像レンズにおいて、近赤外光ピーク波長域での光透過率の変動の特性を示すリップルの大きさ及び数のうちの少なくとも一方の第１変数が、可視光ピーク波長域での光透過率の変動の特性を示すリップルの大きさ及び数のうちの、対応する第２変数よりも小さい。第４の態様に係る撮像レンズによれば、近赤外光ピーク波長域でのリップルの大きさ及び数のうちの少なくとも一方が、可視光ピーク波長域での光透過率の対応するリップルの大きさ又は数よりも小さいことにより、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【００１２】
第５の態様に係る撮像レンズにおいて、可視光波長域に含まれる青色波長域のうちの短波長側の波長域の光透過率は、青色波長域のうちの長波長側の波長域の光透過率よりも低い。第５の態様に係る撮像レンズによれば、可視光波長域に含まれる青色波長域のうちの短波長側の波長域の光透過率が、青色波長域のうちの長波長側の波長域の光透過率よりも低くすることにより、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【００１３】
第６の態様に係る撮像レンズにおいて、青色波長域のうちの短波長側の波長域は、４５０ｎｍ以下の波長域である。第６の態様に係る撮像レンズによれば、青色波長域のうちの４５０ｎｍ以下の波長域の光透過率を、４５０ｎｍより長い波長域の光透過率よりも低くすることにより、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【００１４】
第７の態様に係る撮像レンズにおいて、４００ｎｍから４３０ｎｍの光透過率が、５０％以下である。第７の態様に係る撮像レンズによれば、４００ｎｍから４３０ｎｍの光透過率が５０％以下であることにより、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【００１５】
第８の態様に係る撮像レンズは、複数のレンズの少なくとも一部に対してコーティングが施されることにより、近赤外光ピーク波長域と可視光ピーク波長域との間に、近赤外光ピーク波長域と可視光ピーク波長域よりも光透過率が小さい低光透過率領域を有する。第８の態様に係る撮像レンズによれば、近赤外光ピーク波長域と可視光ピーク波長域との間に、近赤外光ピーク波長域と可視光ピーク波長域よりも光透過率が小さい低光透過率領域を有することにより、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【００１６】
第９の態様に係る撮像レンズにおいて、低光透過率領域は、９００ｎｍから１１００ｎｍの波長域であり、この波長域における光透過率が５％以下である。第９の態様に係る撮像レンズによれば、低光透過率領域が９００ｎｍから１１００ｎｍの波長域であり、この波長域における光透過率が５％以下であることにより、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【００１７】
第１０の態様に係る撮像レンズでは、近赤外光ピーク波長域に光透過率ピークを有する基本波のコーティングによる干渉によって生じる基本波の３分の１波長の光透過率ピークが可視光ピーク波長域に存在する。第１０の態様に係る撮像レンズによれば、近赤外光ピーク波長域に光透過率ピークを有する基本波のコーティングによる干渉によって生じる基本波の３分の１波長の光透過率ピークが可視光ピーク波長域に存在することにより、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることができる。
【００１８】
第１１の態様に係る撮像レンズは、可視光の少なくとも一部の光透過率を下げる第１の光学フィルタ及び近赤外光の少なくとも一部の光透過率を下げる第２の光学フィルタのうちの少なくともいずれかを光路上に配置可能な光学フィルタ切替部を含む。第１１の態様に係る撮像レンズによれば、可視光の少なくとも一部の光透過率を下げる第１の光学フィルタ及び近赤外光の少なくとも一部の光透過率を下げる第２の光学フィルタのうちの少なくともいずれかを光路上に配置可能な光学フィルタ切替部を含むことにより、撮像される画像の解像度を高くすることができる。
【００１９】
第１２の態様に係る撮像レンズにおいて、第２の光学フィルタの屈折率と厚さの積が、第１の光学フィルタの屈折率と厚さの積よりも大きい。第１２の態様に係る撮像レンズによれば、第２の光学フィルタの屈折率と厚さの積が、第１の光学フィルタの屈折率と厚さの積よりも大きいことにより、可視光での合焦位置と近赤外光での合焦位置とのずれの大きさを小さくすることができる。
【００２０】
第１３の態様に係る撮像レンズは、複数のレンズのうちの最も結像側に位置するレンズよりもさらに結像側に配置された光学フィルタ切替部を含む。第１３の態様に係る撮像レンズによれば、光学フィルタ切替部が最も結像側に位置するレンズと撮像素子との間にあっても効果が得られる。
【００２１】
第１４の態様に係る撮像レンズは、第１の光学フィルタ又は第２の光学フィルタを光路上に配置した場合の合焦位置を示す合焦位置情報を有し、合焦位置情報に基づいて、第１の光学フィルタが光路上に配置された場合と第２の光学フィルタが光路上に配置された場合とで合焦位置調整レンズの位置を変更する制御を行う制御部を含む。第１４の態様に係る撮像レンズによれば、近赤外光撮像における焦点調節を行うことができる。
【００２２】
第１５の態様に係る撮像レンズは、ズーム光学系を含む。第１５の態様に係る撮像レンズによれば、近赤外光で遠距離の対象を拡大して撮像することができる。
【００２３】
第１６の態様に係る撮像装置は、第１の態様から第１５の態様の何れか１つの態様に係る撮像レンズと、撮像レンズを介して被写体を撮像するＩｎＧａＡｓ撮像素子とを含む。第１６の態様に係る撮像装置によれば、広範な光透過域を有する撮像レンズを用いた場合よりも、近赤外波長内の特定の波長域での光透過率を高めることにより、解像度の高い撮像画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本開示の一実施形態によれば、広範な光透過域を有する撮像レンズよりも、近赤外波長域内の特定の波長域での光透過率を高めることができる撮像レンズとそれを用いた撮像装置を提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態に係る撮像レンズを含む撮像装置の概略構成図である。
【図２】図１のＡ‐Ａ方向から見た光学フィルタ切替部の概略図である。
【図３】実施形態に係る撮像装置の概略ブロック構成図である。
【図４】実施形態に係るコンピュータの概略構成図である。
【図５】実施形態に係る合焦処理のフローチャートである。
【図６】実施例１の撮像レンズの光透過率プロファイルである。
【図７】実施例２の撮像レンズの光透過率プロファイルである。
【図８】実施例１の撮像レンズを用いて撮像されることにより得られた画像である。
【図９】実施例１の撮像レンズを用いて近赤外光のみを対象にして撮像されることにより得られた画像である。
【図１０】可視光と近赤外光とを対象にして撮像されることにより得られた画像である。
【図１１】大気中の微粒子の粒子数を示す図である。
【図１２】レンズ中の吸収及び散乱による光損失量を示す図である。
【図１３】記憶媒体からプログラムが撮像装置にインストールされる態様を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態）
以下、本開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。
先ず、以下の説明で使用される用語について説明する。以下の説明において、「ＣＰＵ」とは“Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ”の略称である。「ＲＯＭ」とは、“Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ”の略称である。「ＤＶＤ−ＲＯＭ」とは、“Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ”の略称である。「ＲＡＭ」とは、“Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ”の略称である。「Ｉ／Ｆ」とは、“Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ”の略称である。「ＨＤＤ」とは、“Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ”の略称である。「ＥＥＰＲＯＭ」とは、“Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ”の略称である。「ＣＭＯＳ」とは、“Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ”の略称である。「ＣＣＤ」とは、“Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ”の略称である。「ＦＰＧＡ」とは、“Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ”の略称である。「ＰＬＤ」とは、“Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ”の略称である。「ＡＳＩＣ」とは、“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ”（特定用途向け集積回路）の略称である。「ＳＳＤ」とは、“Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ”の略称を指す。「ＵＳＢ」とは、“Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ”の略称を指す。
【００２７】
従来、特に遠距離の風景を近赤外光で撮像すると、可視光で撮像した画像よりも鮮鋭度の高い画像が得られることが知られている。これは、大気中に存在する微粒子による散乱量が、可視光よりも近赤外光の方が少ないからである。大気中を通過した光は、その距離が長くなるにつれて散乱量が大きくなり、直進する光量が減少していく。そのため、対象から撮像位置までの距離が長いほど、撮像されることにより得られる画像（以下、「撮像画像」とも称する）の解像度は低下する。可視光よりも近赤外光のほうが鮮鋭度の高い撮像画像が得られるということは、解像度の低下の度合いが近赤外光の方が可視光よりも小さいということである。
【００２８】
微粒子による光の散乱には、レイリー散乱とミー散乱とがある。レイリー散乱は、光の波長よりもかなり小さい径を有する微粒子による散乱である。ミー散乱は、光の波長と比較的近い径を有する微粒子による散乱である。散乱の指標として、次式（１）で定義される散乱パラメータαがある。
α＝πｄ／λ      （１）
ここで、πは円周率であり、ｄは粒子径であり、λは光の波長である。径がｄの粒子により波長λの光が散乱されるメカニズムは、散乱パラメータαによって変わる。α＜＜１の場合、レイリー散乱となる。α≒１の場合、ミー散乱となる。
【００２９】
大気中に含まれる微小な水滴及び微小な塵の粒子数の分布模式図を図１１に示す。図１１の横軸は微粒子の径であり、縦軸は大気中の微粒子の粒子数である。図１１に示すように、主に粒子径が数ｎｍから数十ｎｍの間と百ｎｍから数百ｎｍの間に蒸気の微粒子のピークがある。即ち、この範囲の径を有する蒸気微粒子の存在量が多いことが知られている。大気中を通過する光は、主に前者の径を持つ蒸気微粒子によるレイリー散乱によって散乱され、後者の径を持つ蒸気微粒子によるミー散乱によって散乱される。その結果、撮像レンズを有する撮像装置の撮像距離が長くなるにつれて、撮像装置に含まれる撮像レンズに到達する光量が減少する。この減少率は可視光のほうが近赤外光に比べて大きい。したがって、近赤外光を用いて撮像したほうが、可視光を用いて撮像した場合よりも解像度の高い撮像画像が得られるということになる。
【００３０】
一方、撮像装置での撮像に用いられる撮像レンズを通過する光も、撮像レンズに含まれるレンズの成分により散乱及び吸収を受ける。図１２に示すように、レンズ中を通過する光は、レンズの主成分である二酸化ケイ素により、レイリー散乱と赤外吸収を受ける。レイリー散乱は、図中に１点鎖線で示すように波長が長いほど小さくなる。また、Ｓｉ−Ｏ結合による赤外吸収は、図中に２点鎖線で示すように、波長１．５５μｍ辺りから吸収が始まり、波長が長いほど吸収が大きくなる。なお図で波長１．４μｍ辺りに見られる強い吸収は、レンズ成分のＯＨ−による吸収ピークである。
【００３１】
図１２から判るように、レンズ中の散乱及び吸収による光量の低下量（損失）は、実線で示す散乱と吸収の合算で、波長１．５５μｍを中心としてプラスマイナス０．１μｍ辺りが最も低い範囲となる。つまり、波長１．５５μｍを中心としてプラスマイナス０．１μｍの波長の光の透過率が最も高くなる。
【００３２】
レイリー散乱の場合、散乱強度は散乱される光の波長の４乗に反比例する。これに基づいて波長１．５５μｍの光と可視光である波長０．５５３μｍの光のレイリー散乱強度を比較すると、波長１．５５μｍの光の散乱強度は波長０．５５３μｍの光の散乱強度の約７２分の１である。
【００３３】
また、ミー散乱の場合、波長１．５５μｍの光と波長０．７７μｍの光のミー散乱の前方散乱量とを比較すると、波長１．５５μｍの光の散乱量は波長０．７７μｍの光の散乱量の約１９１分の１という文献値がある。
【００３４】
以上のように、近赤外光のなかでも、波長１．５５μｍ前後の光が最も大気中及びレンズによる散乱及び吸収を抑制するのに適した波長であることが判る。このような考察に基づき、本発明者等は、可視光と近赤外光とで撮像可能な撮像装置において、近赤外光の撮像波長域として、１．５５μｍを含む領域を撮像波長域に設定することが撮像画像の解像度を向上させるために最も適していることを見出した。
【００３５】
従って、撮像レンズの透過光の波長による透過率プロファイルが、１５５０ｎｍを含む領域に透過率のピークを有するように設計することが必要である。さらに、可視光波長域においても、できるだけ高い解像度が得られることが好ましいため、可視光波長域でも光透過率のできるだけ高い領域を有することが好ましい。本発明者等による鋭意検討の結果、撮像レンズの透過光の波長による透過率プロファイルが、１５５０ｎｍを含む領域に透過率のピークを有し、可視光波長域でも光透過率のできるだけ高い領域を有するように設計するためには、可視光波長域と１５５０ｎｍを含む近赤外光波長域との間に光透過率の低い領域を形成することが役立つことが明らかとなった。
【００３６】
また、可視光における特定の波長の光透過率を低下させることにより、１５５０ｎｍを含む波長域の光透過率をより向上させることができることが判明した。この構成は、１５５０ｎｍを含む近赤外光波長域での高解像度の撮像を可視光に対する撮像よりも優先する場合に特に有益である。
【００３７】
一方で、例えば０．４から０．７μｍの可視光波長域と１５５０ｎｍの近赤外光波長とは、桁が異なる程の波長差がある。波長差が大きい程、可視光と近赤外光の焦点距離の差も大きくなる。そのため、可視光と近赤外光との両方の光を用いて撮像されると、合焦状態の光と非合焦状態の光とが混在する。これは撮像画像の解像度が低下する原因となる。従って、撮像装置では、撮像する場合、可視光だけで撮像する構成と、近赤外光だけで撮像する構成とが切り替え可能であることが好ましい。
【００３８】
さらに、可視光波長と近赤外光波長との合焦位置の差はズーム倍率の大きさによって変化する。そのため、可視光を対象にした撮像と近赤外光を対象にした撮像とが切り替えられた場合に、合焦位置の再調整が難しくなる。従来技術では、特定の波長光においてズーム倍率の変更と合焦位置の調節とを連動させて行っているからである。そのため、可視光波長と近赤外光波長との合焦位置の調整を行うため、専用の焦点調節系を用いること、及び／又は、可視光と近赤外光との少なくともいずれかの光路長を変更する光学部材を設けることが好ましい。以下、「ズーム倍率」は単に「倍率」ともいう。
【００３９】
次に、実施形態に係る撮像レンズ１００を用いた撮像装置１について、図面を参照して説明する。図１に示すように、撮像装置１は、撮像レンズ１００と撮像部１３０を備えている。撮像部１３０は、撮像素子１３２を備えている。撮像素子１３２は、撮像レンズ１００によって結像される撮像対象の光学像を電気信号に変換する。撮像装置１は、例えば遠距離まで撮像可能な監視カメラである。ここで言う「遠距離」とは、例えば、数キロメートルから数十キロメートルまでの距離を指す。
【００４０】
撮像レンズ１００は、複数のレンズを有する望遠レンズである。撮像レンズ１００は、対物側から結像側に向かって、対物レンズ１０、フォーカスレンズ１２、ズームレンズ１４、絞り３０、光学フィルタ切替部５０、及び調整レンズ１６を備えている。対物側とは、撮像対象がある側であり、結像側とは、対象の光学像が結像される側、つまり撮像素子１３２がある側である。本明細書でいう「撮像レンズ」とは、例えば、複数のレンズによって撮像素子１３２の撮像面１３２Ａに撮像対象の光学像を結像させるための光学系を意味する。「撮像レンズ」は、レンズだけではなく、絞り、光学フィルタ、ハーフミラー、及び／又は偏向素子等の光学素子を含んでいてもよい。
【００４１】
対物レンズ１０は、レンズ等の各光学素子を保持する筐体９０に固定されており、撮像対象からの光を集光する。
【００４２】
フォーカスレンズ１２は、対象像の合焦位置を調節する光学系である。ズームレンズ１４は、ズーム倍率を調節する光学系である。フォーカスレンズ１２及びズームレンズ１４は、カム機構（図示省略）により互いに連動して撮像レンズ１００の光軸ＯＰに沿って前後に移動する。これにより、倍率を変更し、かつ撮像素子１３２の撮像面１３２Ａに合焦位置が来るように合焦位置が調節される。なお、光軸ＯＰは光路ＯＰとも称する。フォーカスレンズ１２及びズームレンズ１４は、ズームレンズ駆動機構２０によりズームカム（図示省略）を回転させることにより駆動される。ズームレンズ駆動機構２０は、ユーザから撮像装置１に対して与えられた指示に応じて、制御部１１０により制御される。ズームレンズ１４は、本開示の技術に係る「ズーム光学系」の一例である。
【００４３】
絞り３０は、迷光等の不要光を遮光し、光束を絞る光学素子である。光学フィルタ切替部５０は、可視光での撮像と近赤外光での撮像とで異なる光学フィルタに切り替えるための装置である。図１では、絞り３０はズームレンズ１４と光学フィルタ切替部５０との間に配置されているが、絞り３０の位置はこれに限定されず、例えば、フォーカスレンズ１２とズームレンズ１４との間に移動可能に配置されていてもよい。
【００４４】
光学フィルタ切替部５０は、図２に示すように、円板に４つの光学フィルタ５２，５４，５６及び５８を配置した、ターレット式の切替装置である。この切替装置は、円板をモータ等のターレット駆動機構２２により回転させてそれぞれの光学フィルタを光路ＯＰ上に配置させる。光学フィルタ切替部５０は、光路ＯＰ上に配置されているフィルタを検知するための図示しないセンサを備えている。センサの設置箇所は、光学フィルタ切替部５０ではなく、ターレット駆動機構２２であってもよい。ターレット駆動機構２２は、ユーザから撮像装置１に対して与えられた指示に応じて、制御部１１０により制御される。
【００４５】
なお、図１では光学フィルタ切替部５０は、ズームレンズ１４と調整レンズ１６との間に配されているが、光学フィルタ切替部５０の位置はこれに限定されない。光学フィルタ切替部５０は、対物レンズ１０よりも対象物側から調整レンズ１６よりも結像側までの間に配置可能である。例えば、光学フィルタ切替部５０は、調整レンズ１６と撮像素子１３２との間に配置してもよい。
【００４６】
また、撮像装置１は、撮像レンズ１００を収容する筐体９０と撮像部１３０とが分離可能な構成であってもよい。例えば、撮像装置１は、筐体９０を交換可能なレンズ部とし、撮像部１３０をカメラ部とし、複数種類のレンズ部のいずれかを１つのカメラ部に取り付け可能に構成されるようにしてもよい。この場合、光学フィルタ切替部５０は、撮像部１３０、つまりカメラ部に配置されていてもよい。
【００４７】
光学フィルタ５２は、近赤外光のうちの少なくとも一部の波長域の光透過率を下げるバンドパスフィルタである。近赤外光のうちの少なくとも一部の波長域の光透過率とは、例えば、撮像レンズ１００の近赤外光領域における光透過領域に関する光透過率を指す。ここで、近赤外光領域とは、例えば、近赤外光波長域のうちの１１００ｎｍ以上の波長域を指す。また、近赤外光領域における光透過領域とは、例えば後述の近赤外光ピーク波長域を指す。光学フィルタ（バンドパスフィルタ）５２は、本開示の技術に係る第２の光学フィルタの一例である。光学フィルタ５２は、撮像装置１により可視光で撮像される場合に光路ＯＰ上に配置される。
【００４８】
光学フィルタ５４は、可視光のうちの少なくとも一部の波長域の光透過率を下げるバンドパスフィルタである。可視光のうちの少なくとも一部の波長域とは、撮像レンズ１００の可視光領域における光透過領域を指す。ここで、可視光領域とは、例えば、８００ｎｍ以下の波長域を指す。また、可視光領域における光透過領域とは、例えば後述の可視光ピーク波長域を指す。光学フィルタ（バンドパスフィルタ）５４は、本開示の技術に係る第１の光学フィルタの一例である。光学フィルタ５４は、近赤外光で撮像が行われる場合に光路ＯＰ上に配置される。
【００４９】
光学フィルタ５６は、他の光学フィルタ５２，５４及び５８と近い屈折率を有する透明なガラス板である。光学フィルタ５６は、他の光学フィルタ５２，５４及び５８を使用しない場合に、光路長を光学フィルタ５２，５４及び５８を用いた場合の光路長からできるだけ変えないようにするための光路長調整フィルタである。光学フィルタ５８は、光量調整用のＮＤ（Ｎｕｅｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタである。
【００５０】
光学フィルタ５２は、屈折率と厚さの積であるＮＤ値が、光学フィルタ５４の屈折率と厚さの積であるＮＤ値よりも大きい。これは、撮像対象の光として可視光と近赤外光とを切り替えた場合の光路長の差を小さくして、可視光での合焦位置と近赤外光での合焦位置の差を小さくするためである。つまり、光学フィルタ５２は可視光を透過するが、可視光での焦点距離は近赤外光での焦点距離より短い。そこで光学フィルタ５２のＮＤ値を、近赤外光を透過する光学フィルタ５４のＮＤ値よりも大きくして、光路長を長くする。この構成により、可視光での合焦位置と近赤外光での合焦位置とのずれを小さくすることができる。光学フィルタ５２のＮＤ値と光学フィルタ５４のＮＤ値とを変える構成は、以下に記載する調整レンズ１６だけでは可視光での合焦位置と近赤外光での合焦位置とのずれを調整しきれない場合に有用である。
【００５１】
調整レンズ１６は、光学フィルタ５２と光学フィルタ５４とを切り替えた場合に、可視光での焦点距離と近赤外光での焦点距離との違いを調整するためのレンズである。可視光よりも波長の長い近赤外光の焦点距離は、可視光の焦点距離よりも長い。フォーカスレンズ１２及びズームレンズ１４は、可視光での変倍時の合焦位置を撮像素子１３２の撮像面１３２Ａに合わせるように連動して移動するように構成されているため、近赤外光での合焦位置を調整することができない。そのため、調整レンズ１６は、近赤外光での撮像時、つまり光学フィルタ５４を光路ＯＰ上に配置した場合に、後述の合焦位置データに基づいて、合焦位置を撮像面１３２Ａに合わせるように移動される。調整レンズ１６は、本開示の技術に係る「合焦位置調整レンズ」の一例である。
【００５２】
調整レンズ１６は、調整レンズ駆動機構２４により駆動される。調整レンズ駆動機構２４は、ユーザからの指示に応じて、制御部１１０により制御される。具体的には、制御部１１０は、ユーザによって指示された撮像条件に応じて、調整レンズ１６の位置が合焦位置に調整されるように調整レンズ駆動機構２４を制御する。ここで、撮像条件とは、例えば、ユーザの指示による可視光か近赤外光かの選択とズーム倍率の選択とを指す。なお、調整レンズ１６の合焦位置とは、撮像素子１３２の撮像面１３２Ａに対して光を合焦状態で結像させるための調整レンズ１６の位置を指す。
【００５３】
あるいは、制御部１１０は、光学フィルタ切替部５０に設けられたセンサからのフィルタ位置情報に基づいて光路ＯＰ上に配置された光学フィルタを同定し、合焦位置データに基づいて調整レンズ１６の位置を調整してもよい。例えば、ユーザにより、後述の入力部２８を介して、制御部１１０に対して可視光での撮像を指示されると、光学フィルタ５２が、制御部１１０によって光路ＯＰ上に配置される。また、ユーザにより、入力部２８を介して、制御部１１０に対して近赤外光での撮像が指示されると、光学フィルタ５４が、制御部１１０によって光路ＯＰ上に配置される。制御部１１０は、光学フィルタ切替部５０に設けられたセンサにより、光路ＯＰ上の光学フィルタの種類を検知し、検知した光学フィルタの種類に基づいて調整レンズ１６の位置を調整する。なお、調整レンズ１６は、撮像部１３０を交換した場合のフランジバック調整にも用いることができる。
【００５４】
一例として図３に示すように、撮像装置１は、制御部１１０によって制御される。制御部１１０は、コンピュータ２００を備えている。コンピュータ２００は、一例として図４に示すように、互いにバスライン１１２で接続されたＣＰＵ２０２、ＲＡＭ２０４、及びＲＯＭ２０６を有する。ＣＰＵ２０２は、撮像装置１の全体を制御する。ＲＡＭ２０４は、撮像装置制御プログラムの実行時のワークエリア等として用いられる例えば揮発性のメモリである。ＲＯＭ２０６は、撮像装置１を制御する撮像装置制御プログラム２１０及び合焦位置データ２１２等を記憶する例えば不揮発性のメモリである。なお、本実施形態では、ＣＰＵ２０２を例示しているが、ＣＰＵ２０２に代えて、複数のＣＰＵを用いることも可能である。
【００５５】
ＣＰＵ２０２は、ＲＯＭ２０６から撮像装置制御プログラム２１０を読み出し、読み出した撮像装置制御プログラム２１０をＲＡＭ２０４に展開する。そして、ＣＰＵ２０２は、撮像装置制御プログラム２１０を実行することで、一例として図３に示すズームレンズ駆動部１１４、ターレット駆動部１１６、及び調整レンズ駆動部１１８を制御する。
【００５６】
合焦位置データ２１２は、可視光での撮像を行う場合の調整レンズ１６の位置と、近赤外光での撮像を行う場合の調整レンズ１６の位置とが倍率と関連付けられたデータである。前述のように、可視光での撮像を行う場合とは、光学フィルタ切替部５０により光学フィルタ５２が配置された場合である。近赤外光での撮像を行う場合とは、光学フィルタ切替部５０により光学フィルタ５４が配置された場合である。合焦位置データ２１２は、例えば可視光及び近赤外光での倍率ごとに調整レンズ１６の位置データとして記憶されている。合焦位置データ２１２は、本開示の技術に係る「合焦位置情報」の一例である。
【００５７】
ズームレンズ駆動機構２０、ターレット駆動機構２２、及び調整レンズ駆動機構２４は公知の機構を用いることができる。図１では、これらの機構が筐体９０の内側にある場合を示しているが、筐体９０の外側に配置されていてもよい。
【００５８】
撮像素子１３２は、例えば可視光と近赤外光との両方の光の波長で被写体を撮像可能なＩｎＧａＡｓ撮像素子である。撮像レンズ１００によって結像される光学像は、撮像部１３０の撮像素子１３２によって電気信号に変換され、各種の画像処理が行われてから、後述の画像表示部２６に画像として表示される。また、画像処理された画像は有線又は無線で外部へ送信してもよい。
【００５９】
図３に示すように、制御部１１０は、ズームレンズ駆動部１１４、ターレット駆動部１１６、調整レンズ駆動部１１８、出力Ｉ／Ｆ１２０、入力Ｉ／Ｆ１２２、画像処理部１２６、及びコンピュータ２００を含む。これらは、バスライン１１２によって接続されている。また、制御部１１０は、図示しない外部Ｉ／Ｆを含む。
【００６０】
ズームレンズ駆動部１１４は、ズームレンズ駆動機構２０に接続されている。ターレット駆動部１１６は、ターレット駆動機構２２に接続されている。調整レンズ駆動部１１８は、調整レンズ駆動機構２４に接続されている。出力Ｉ／Ｆ１２０は、画像表示部２６に接続されている。入力Ｉ／Ｆ１２２は、撮像素子１３２及び入力部２８に接続されている。
【００６１】
画像表示部２６は、出力Ｉ／Ｆ１２０を介して入力された画像信号に基づいて、画像を表示する。入力部２８は、ユーザから与えられた指示を受け付ける。入力Ｉ／Ｆ１２２は、撮像素子１３２からの電気信号、及び入力部を介してユーザから入力された指示を受け取ってコンピュータ２００に送るためのインターフェースである。外部Ｉ／Ｆは、例えば無線通信によりユーザからの指示を受け取り、また、画像処理された画像を無線通信により送信するためのインターフェースである。画像処理部１２６は、撮像素子１３２によって取得された画像を画像処理する。
【００６２】
ズームレンズ駆動部１１４は、コンピュータ２００の指示に従って、ズームレンズ駆動機構２０を制御することにより、フォーカスレンズ１２の位置とズームレンズ１４の位置とを調整する。ターレット駆動部１１６は、制御部１１０の指示に従って、ターレット駆動機構２２を制御することにより、光学フィルタ切替部５０のフィルタを切り替える。調整レンズ駆動部１１８は、制御部１１０の指示に従って、調整レンズ駆動機構２４を制御することにより、調整レンズ１６の位置を調整する。出力Ｉ／Ｆ１２０は、画像処理部１２６によって画像処理が行われることにより得られた撮像画像を画像表示部２６に送るためのインターフェースである。
【００６３】
次に、ＣＰＵ２０２が光学フィルタ切替部５０及び調整レンズ１６に対して行う駆動制御の一例である合焦処理について、図５を参照して説明する。図５は、ＣＰＵ２０２により撮像装置制御プログラム２１０に従って実行される合焦処理の流れの一例を示すフローチャートである。図５に示す合焦処理は、ユーザにより入力部２８を介して可視光又は近赤外光での撮像条件が指示され、指示された撮像条件に基づいて光学フィルタ切替部５０と調整レンズ１６とが駆動されることを前提とした処理である。
【００６４】
まず、ステップＳ１０で、ＣＰＵ２０２は、可視光での撮像がユーザによって指示されたか否かを判定する。ステップＳ１０において、可視光での撮像がユーザによって指示された場合、判定が肯定されて、合焦処理はステップＳ１２に移行する。ステップＳ１０において、可視光での撮像がユーザによって指示されていない場合は、判定が否定されて、合焦処理はステップＳ１６に移行する。
【００６５】
ステップＳ１２で、ＣＰＵ２０２は、ターレット駆動部１１６を制御することにより、光学フィルタ５２を光路ＯＰ上に配置する。
次のステップＳ１４で、ＣＰＵ２０２は、調整レンズ駆動部１１８を制御することにより、可視光での合焦位置を撮像素子１３２の撮像面１３２Ａに合わせるように調整レンズ１６を移動させて処理を終了する。
【００６６】
ステップＳ１６で、ＣＰＵ２０２は、近赤外光での撮像がユーザによって指示されたか否かを判定する。ステップＳ１６において、近赤外光での撮像がユーザにより指示された場合、判定が肯定されて、合焦処理はステップＳ１８に移行する。ステップＳ１６において、近赤外光での撮像がユーザによって指示されていない場合、判定が否定されて、合焦処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ１８で、ＣＰＵ２０２は、ターレット駆動部１１６を制御することにより、光学フィルタ５４を光路ＯＰ上に配置する。
次のステップＳ２０で、ＣＰＵ２０２は、近赤外光での合焦位置を撮像素子１３２の撮像面１３２Ａに合わせるように調整レンズ１６を移動させ、その後、合焦処理を終了する。
【００６８】
上述のとおり、制御部１１０は、第１の光学フィルタの一例である光学フィルタ５４又は第２の光学フィルタの一例である光学フィルタ５２を光路上に配置した場合の合焦位置を示す合焦位置情報を有し、合焦位置情報に基づいて、第１の光学フィルタの一例である光学フィルタ５４が光路上に配置された場合と第２の光学フィルタの一例である光学フィルタ５２が光路上に配置された場合とで合焦位置調整レンズの位置を変更する制御を行う。これにより、近赤外光撮像における焦点調節を容易に行うことができる。
なお、上記の合焦処理はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。
【００６９】
また、本実施形態では、撮像装置制御プログラム２１０及び合焦位置データ２１２が制御部１１０のＲＯＭ２０６に記憶されている例を説明しているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、撮像装置制御プログラム２１０及び合焦位置データ２１２のうちの少なくとも１つが、バスライン１１２に接続されたＨＤＤ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリ等に記憶されていてもよい。
【００７０】
また、図１３に示すように、ＳＳＤ、ＵＳＢメモリ、又はＤＶＤ−ＲＯＭ等の任意の可搬型の記憶媒体３００に撮像装置制御プログラム２１０を記憶させておいてもよい。その場合、記憶媒体３００に記憶された撮像装置制御プログラム２１０が制御部１１０のコンピュータ２００にインストールされ、インストールされた撮像装置制御プログラム２１０が制御部１１０のＣＰＵ２０２によって実行される。
【００７１】
また、通信網（図示省略）を介して撮像装置１の制御部１１０に接続される他のコンピュータ又はサーバ装置等の記憶部に撮像装置制御プログラム２１０を記憶させておき、撮像装置制御プログラム２１０が撮像装置１の要求に応じてダウンロードされるようにしてもよい。その場合、ダウンロードされた撮像装置制御プログラム２１０は制御部１１０のＣＰＵ２０２によって実行される。
【００７２】
なお、制御部１１０は、撮像レンズ１００の筐体９０に配置してもよい。又は、撮像レンズ１００の筐体９０ではなく撮像部１３０に配置してもよい。撮像レンズ１００の種類が複数ある場合は、それぞれの撮像レンズごとの制御プログラムをすべて記憶した制御部１１０を撮像部１３０に配置することにより、種類の異なる撮像レンズ１００を筐体９０ごと交換した場合でも、交換した撮像レンズ１００を制御部１１０により制御することが可能である。
【００７３】
次に、撮像レンズ１００の光透過率について説明する。撮像レンズ１００の各レンズは、可視光及び近赤外光の特定の波長域が高い光透過率を有するようにコーティングされている。コーティングは、レンズ面にＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＦ２等の光を透過する材料を薄膜状に積層したコーティングにより、複数の層から構成されることが好ましい。薄膜を形成する材料の屈折率と厚さと層数とを調整することにより、特定の波長域の光透過率を高くし、特定の波長域の光透過率を小さくすることができる。特定の波長域の光透過率を高くし、特定の波長域の光透過率を小さくするためのコーティング材料、コーティング厚さ、コーティング層数は、コンピュータシミュレーション等により設計することができる。
【００７４】
光透過率とは、ある波長の光を例えばレンズに入射させた場合の、レンズに入射する光の強度に対するレンズから出射する光の強度の割合を意味し、次式で表される。
光透過率（％）＝１００×（出射光強度）／（入射光強度）
【００７５】
図１では簡略化して描いているが、対物レンズ１０、フォーカスレンズ１２、ズームレンズ１４、及び調整レンズ１６は、それぞれが１枚以上のレンズ群から構成される。撮像レンズ１００は、全体として、数枚から数十枚のレンズから構成される。撮像レンズ１００の各レンズは、可視光と近赤外光のうち、特定の波長域に高い光透過率を有するようにコーティングされている。コーティングは、全部のレンズのうち一部だけに施してもよい。しかしコーティングは全部のレンズに施すことがより好ましい。
【００７６】
前述のように、ユーザが近赤外光を用いて風景等を撮像する場合は、大気及びレンズによる近赤外光の散乱及び吸収が１５５０ｎｍ付近で最も少ないため、撮像レンズは１５５０ｎｍ付近でできるだけ高い光透過率を有することが好ましい。さらに可視光でも撮像可能とするため、撮像レンズは可視光のできるだけ広い領域で高い光透過率を有することが好ましい。
【００７７】
上述の２つの条件を満足するためには、近赤外光波長域において、１５５０ｎｍを含む近赤外光ピーク波長域に、近赤外光波長域における光透過率のピークを有することが好ましい。つまり、１５５０ｎｍを含む近赤外光ピーク波長域よりも短波長側の光透過率が、近赤外光ピーク波長域の短波長端の光透過率から波長が短くなるにつれて減少し、近赤外光ピーク波長域よりも長波長側の光透過率が、近赤外光ピーク波長域の長波長端の光透過率から波長が長くなるにつれて減少することが好ましい。
【００７８】
また、可視光波長域において、５００ｎｍから６５０ｎｍの範囲を含む可視光ピーク波長域を有することが好ましい。つまり、５００ｎｍから６５０ｎｍの範囲を含む可視光ピーク波長域よりも短波長側の光透過率が、可視光ピーク波長域の短波長端の光透過率から波長が短くなるにつれて減少し、可視光ピーク波長域よりも長波長側の光透過率が、可視光ピーク波長域の長波長端の光透過率から波長が長くなるにつれて減少することが好ましい。
【００７９】
発明者等は、上述の特徴を有する光透過率ピークを形成するコーティングを施すことにより、近赤外光と可視光の両方で高い解像度を有し、特に近赤外光で非常に高い解像度を有する撮像レンズを製造できることを発見した。
【００８０】
「近赤外光ピーク波長域」とは、１５５０ｎｍ付近の光透過率をできるだけ高めるために、設計上、近赤外光波長域の光透過率のピークが存在することが許容される波長域を指す。後述するように、近赤外光ピーク波長域に高さの同じ又は異なるピークが複数存在してもよい。近赤外光ピーク波長域は、例えば、波長１４５０ｎｍから１６５０ｎｍの領域である。好ましくは、近赤外光ピーク波長域は、波長１４８０ｎｍから１６２０ｎｍの領域である。より好ましくは、近赤外光ピーク波長域は、波長１５００ｎｍから１５８０ｎｍの領域である。特に撮像レンズ１００を遠距離まで観察可能な長焦点ズームレンズに構成した場合、近赤外光ピーク波長域の光透過率が低下するにつれて観察距離が低下するため、近赤外光ピーク波長域の光透過率が重要となる。例えば、波長１５５０ｎｍ付近での光透過率が約９０％の場合、３０ｋｍ以上先まで観察できる。また、波長１５５０ｎｍ付近での光透過率が６０％以上の場合、約２０ｋｍの観察距離の確保が期待できる。
【００８１】
近赤外光ピーク波長域の光透過率は、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。また、近赤外光ピーク波長域における光透過率のピーク値は、８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。特に、波長１５５０ｎｍにおける光透過率が、８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、８８％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。
【００８２】
「可視光ピーク波長域」とは、１５５０ｎｍ付近の光透過率をできるだけ高め、かつ可視光波長域に光透過率の高い領域を確保するために、設計上、可視光波長域の光透過率のピークが存在することが許容される波長域を指す。後述するように、可視光ピーク波長域に高さの同じ又は異なるピークが複数存在してもよい。可視光ピーク波長域は、例えば、波長４５０ｎｍから７００ｎｍの領域である。好ましくは、可視光ピーク波長域は、波長４８０ｎｍから６８０ｎｍの領域である。より好ましくは、可視光ピーク波長域は、波長５００ｎｍから６５０ｎｍの領域である。
【００８３】
可視光ピーク波長域の光透過率は、５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることがさらに好ましい。可視光ピーク波長域における光透過率のピーク値は、８５％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９３％以上であることがさらに好ましい。
【００８４】
上述の光透過率は、撮像レンズ１００の複数のレンズ全体の光透過率である。撮像レンズ１００の全体の光透過率は、それぞれのレンズの光透過率の積算値である。例えば、個々のレンズの光透過率がすべて同じｘであり、レンズの枚数がｎとすると、撮像レンズ１００の全体の光透過率Ｘは、Ｘ＝ｘｎで与えられる。レンズの枚数にもよるが、レンズ１枚あたりの光透過率は、９５％以上であることが好ましく、９８％以上であることがより好ましく、９９％以上であることがさらに好ましい。
【００８５】
撮像レンズ１００の全体の光透過率の設定は、例えば遠距離撮像用の撮像装置１の場合は、撮像装置１によって近赤外光で撮像される対象までの距離と対象画像の解像度を考慮して決定される。解像度は、例えば、ある距離だけ離れた位置の所定の大きさを有する対象を撮像装置１で撮像した画像にその対象が視認できる最大距離で規定できる。こうして定められた解像度を得るための光透過率が実測又はシミュレーション等により決定され、レンズの総枚数からレンズ１枚あたりの光透過率が決定される。そして１枚のレンズの光透過率プロファイルを上述の方法で決定し、その光透過率プロファイルが得られるコーティングを行う。なお、光透過率の設定にあたり、別な解像度の評価で決定してもよい。また、解像度ではなく、別な観点で光透過率を決定してもよい。
【実施例】
【００８６】
（実施例１）
図６に、実施例１に係る撮像レンズ１００の光透過率のプロファイルを示す。図６の横軸が波長、縦軸が撮像レンズ１００の光透過率である。図６に示すように、撮像レンズ１００の光透過率のプロファイルは、１４５０ｎｍから１６５０ｎｍの近赤外光ピーク波長域ＮＩＲに第１の透過率ピークＰＫ１を有する。つまり、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲよりも短波長側の光透過率は、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲの短波長端（１４５０ｎｍ）の光透過率から波長が短くなるにつれて減少している。また、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲよりも長波長側の光透過率は、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲの長波長端（１６５０ｎｍ）の光透過率から波長が長くなるにつれて減少している。
【００８７】
図６からわかるように、第１の透過率ピークＰＫ１の光透過率は、１５２０ｎｍの波長で約９２％である。また、波長１４９０ｎｍから１５６０ｎｍの範囲の光透過率は９０％以上である。
【００８８】
また、撮像レンズ１００の光透過率のプロファイルは、４５０ｎｍから７００ｎｍの可視光ピーク波長域ＶＩＳに第２の透過率ピークＰＫ２を有する。つまり、可視光ピーク波長域ＶＩＳよりも短波長側の光透過率は、可視光ピーク波長域ＶＩＳの短波長端（４５０ｎｍ）の光透過率から波長が短くなるにつれて減少している。また、可視光ピーク波長域ＶＩＳよりも長波長側の光透過率は、可視光ピーク波長域ＶＩＳの長波長端（７００ｎｍ）の光透過率から波長が長くなるにつれて減少している。
【００８９】
図６からわかるように、第２の透過率ピークＰＫ２の光透過率は、５７０ｎｍから５８０ｎｍの波長で約９６％である。また、波長４８０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の光透過率は９０％以上である。
【００９０】
また、可視光波長域に含まれる青色波長域のうちの短波長側の波長域の光透過率は、青色波長域のうちの長波長側の波長域の光透過率よりも低い。具体的には、青色波長域の４５０ｎｍ以下の波長域の光透過率は、４５０ｎｍより長い波長域の光透過率より小さい。また、波長４００ｎｍから４３０ｎｍの光透過率は、５０％以下である。波長４００ｎｍから４３０ｎｍまでの光透過率を５０％より大きくすると、近赤外波長帯のピークとなる３倍波である波長１２００ｎｍから１２９０ｎｍまでの光透過率も大きくなる。これは近赤外波長域のピークが広がることを意味し、波長１５５０ｎｍ付近の光透過率が低下する、又はリップルが残留するなどの特性低下を生じる可能性がある。
【００９１】
さらに、撮像レンズ１００は、近赤外光ピーク波長域と可視光ピーク波長域との間の波長９００ｎｍから１１００ｎｍにわたって、近赤外光ピーク波長域と可視光ピーク波長域よりも光透過率が小さい、低光透過率領域ＬＯＷを有する。低光透過率領域ＬＯＷの光透過率は５％以下であることが好ましい。低光透過率領域ＬＯＷは、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲに近赤外光域での光透過率ピークを形成し、可視光ピーク波長域ＶＩＳに可視光域での光透過率ピークを形成したことに伴い生じる領域である。しかし、低光透過率領域ＬＯＷの波長は、可視光での撮像及び近赤外光での撮像のいずれにも寄与しない波長域であるので、低光透過率領域ＬＯＷの光透過率が低いことは問題とはならない。
【００９２】
図６に示す光透過率のプロファイルは、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲに１つの光透過率ピークＰＫ１を有し、可視光ピーク波長域ＶＩＳに１つの光透過率ピークＰＫ２を有している。しかし、本開示の光透過率のプロファイルはこれに限られない。近赤外光ピーク波長域ＮＩＲに複数の光透過率ピークによる波形の形状（リップル）を有していてもよい。また、可視光ピーク波長域ＶＩＳにリップルを有していてもよい。リップルは、光透過率の変動の１つの特性を示す形状である。このように、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲに光透過率ピークを有し、可視光ピーク波長域ＶＩＳに光透過率ピークを有するプロファイルであればよく、リップルの有無、つまり光透過率ピークの数は限定されない。
【００９３】
近赤外光ピーク波長域ＮＩＲに形成される第１の透過率ピークＰＫ１は、できるだけ半値幅が狭いほうがよい。可視光に比較して波長の長い近赤外光は、波長範囲が広がると色収差が可視光に比べて出やすい。従って、撮像する波長範囲はできるだけ狭いほうが好ましい。
【００９４】
図６に示すような光透過率のプロファイルは、近赤外光ピーク波長域に光透過率ピークを有する基本波のコーティングによる干渉によって生じる基本波の３分の１波長の光透過率ピークが可視光ピーク波長域に存在するようにコーティングすることによって得られる。基本波は、１５５０ｎｍ付近にピークを有することが好ましい。この基本波の２分の１波長の光透過ピークが出ないようにし、３分の１波長の光透過ピークが大きくなるようにコーティングを構成することにより、上述の条件を満たす光透過率プロファイルが得られる。上述の条件を満たす光透過率プロファイルが得られるコーティングを設計し、形成することは従来技術によって可能である。
【００９５】
実施例１の撮像レンズ１００によって撮像された、可視光の透過率が小さい光学フィルタ５４を用いた近赤外光だけの画像を図８に示す。可視光では撮像されない、推定６０ｋｍ離れた位置を飛行する飛行機が視認できる。
【００９６】
また、実施例１の撮像レンズ１００によって撮像された、近赤外光だけの東京スカイツリー（登録商標）の拡大画像を図９に示す。これに対して、可視光の透過率が小さい光学フィルタ５４を用いないで、つまり、可視光と近赤外光の両方の波長で撮像した画像を図１０に示す。図１０では、焦点距離が異なる可視光と近赤外光の両方の波長で撮像したため、図９に比べて画像がややぼやけている。従って、近赤外光のみ、又は可視光のみで撮像することが好ましい。なお、図８から図１０は、いずれも、実施例１の撮像レンズ１００によって、直線距離で約３０ｋｍの地点から東京スカイツリー（登録商標）を撮像することにより得られた画像である。
【００９７】
（実施例２）
実施例２に係る撮像レンズ１００の光透過率プロファイルを図７に示す。図７に示す光透過率プロファイルは、可視光ピーク波長域ＶＩＳにリップルが現れている。一方、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲには、リップルが現れていない。リップルは、例えばコーティングの層数が相対的に少ない場合に発生しやすい。つまり、コーティングの層数を増やすことでリップルの数又は大きさを減らすことができる。なお、リップルの数は、ピークの数である。また、リップルの大きさは、例えば隣接するピークとの間の最低位置からの高さのうち最も大きい高さである。
【００９８】
近赤外光ピーク波長域ＮＩＲ及び／又は可視光ピーク波長域ＶＩＳに図７に示すようなリップルがあってもよい。ただし、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲでの光透過率の変動の特性を示すリップルの大きさ及び数のうちの少なくとも一方の第１変数が、可視光ピーク波長域ＶＩＳでの光透過率の変動の特性を示すリップルの対応する大きさ及び数のうちの、対応する第２変数よりも小さくしてもよい。さらには、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲにはリップル減少するようにコーティングを構成することが好ましい。近赤外光ピーク波長域ＮＩＲにリップルがない単一の光透過率ピークを持たせることで、近赤外光ピーク波長域ＮＩＲでの光透過率ピーク値を高めることができる。これにより、近赤外光で撮像した画像の解像度を高めることができる。なお、比較する近赤外光ピーク波長域ＮＩＲの第１変数がリップルの大きさの場合は、「可視光ピーク波長域でのリップルの大きさ及び数のうちの、対応する第２変数」はリップルの大きさである。また、比較する近赤外光ピーク波長域ＮＩＲの第１変数がリップルの数の場合は、「可視光ピーク波長域でのリップルの大きさ及び数のうちの、対応する第２変数」はリップルの数である。
【００９９】
上記実施形態において、例えば、制御部１１０のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサや回路を用いることができる。これらには、上述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して各制御部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡなどの製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ、若しくはＡＳＩＣなどの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有する専用電気回路、又はＰＬＤやＡＳＩＣなどとＣＰＵの組み合わせなどが含まれる。
【０１００】
制御部１１０は、これらの各種のプロセッサや回路のうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサや回路の組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせや、ＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の制御部を１つのプロセッサで構成してもよい。
複数の制御部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントとサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の制御部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｃｈｉｐ：ＳＯＣ）などに代表されるように、複数の制御部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、制御部１１０は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成できる。
【０１０１】
さらに、これらの各種のプロセッサや回路のハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路を用いることができる。
【０１０２】
本明細書において、「Ａ及び／又はＢ」は、「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」と同義である。つまり、「Ａ及び／又はＢ」は、Ａだけであってもよいし、Ｂだけであってもよいし、Ａ及びＢの組み合わせであってもよい、という意味である。また、本明細書において、３つ以上の事柄を「及び／又は」で結び付けて表現する場合も、「Ａ及び／又はＢ」と同様の考え方が適用される。
【０１０３】
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  撮像装置
１０  対物レンズ
１２  フォーカスレンズ
１４  ズームレンズ
１６  調整レンズ
２０  ズームレンズ駆動機構
２２  ターレット駆動機構
２４  調整レンズ駆動機構
２６  画像表示部
２８  入力部
３０  絞り
５０  光学フィルタ切替部
５２、５４、５６、５８  光学フィルタ
９０  筐体
１００  撮像レンズ
１１０  制御部
１１２  バスライン
１１４  ズームレンズ駆動部
１１６  ターレット駆動部
１１８  調整レンズ駆動部
１２０  出力Ｉ／Ｆ
１２２  入力Ｉ／Ｆ
１２６  画像処理部
１３０  撮像部
１３２  撮像素子
１３２Ａ  撮像面
２００  コンピュータ
２０２  ＣＰＵ
２０４  ＲＡＭ
２０６  ＲＯＭ
２１０  撮像装置制御プログラム
２１２  合焦位置データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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